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Leiterplatte Blog - Diskussion über Leiterplattendesign und elektromagnetische Kompatibilität

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Diskussion über Leiterplattendesign und elektromagnetische Kompatibilität

2022-08-15
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Author:pcb

Im Prozess des Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesigns ist das Design der elektromagnetischen Verträglichkeit ein wichtiger und schwieriger Punkt. In diesem Beitrag wird diskutiert, wie die elektromagnetischen Störungen, die durch Leitungskopplung und Strahlungskopplung verursacht werden, reduziert und die elektromagnetische Verträglichkeit unter Berücksichtigung der Aspekte Schichtdesign und Schichtlayout verbessert werden kann. Viele Zuverlässigkeits- und Stabilitätsprobleme elektronischer Produkte werden durch das Versagen des elektromagnetischen Verträglichkeitsdesigns verursacht. Häufige Probleme umfassen Signalverzerrung, übermäßiges Signalrauschen, instabiles Signal während der Arbeit, das System ist anfällig für Absturz, das System ist anfällig für Umweltstörungen, und die Anti-Interferenz-Fähigkeit ist schlecht. Elektromagnetische Verträglichkeit Design ist eine ziemlich komplexe Technologie, von Design bis Wissen über Elektromagnetik und so weiter.

Ebenenkonfiguration

Die Schichten der Leiterplatte umfassen hauptsächlich die Leistungsschicht, die Masseschicht und die Signalschicht, und die Anzahl der Schichten ist die Summe der Anzahl jeder Schicht. Im Entwurfsprozess besteht der erste Schritt darin, alle Quellen und Böden sowie verschiedene Signale zu organisieren und zu klassifizieren und auf der Grundlage der Klassifizierung einzusetzen und zu entwerfen. Unter normalen Umständen sollten verschiedene Netzteile in verschiedene Schichten unterteilt werden, und verschiedene Böden sollten auch entsprechende Erdungsebenen haben. Verschiedene spezielle Signale, wie Takt-Hoch- und Frequenzsignale, müssen separat entworfen werden, und eine Masseebene muss hinzugefügt werden, um spezielle Signale abzuschirmen, um die elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern. Natürlich sind auch die Kosten einer der zu berücksichtigenden Faktoren. Bei der Auslegung sollte ein Gleichgewichtspunkt zwischen der elektromagnetischen Verträglichkeit des Systems und den Kosten gefunden werden. Die erste Überlegung bei der Auslegung der Leistungsebene ist die Art und Menge der Stromversorgung. Wenn es nur ein Netzteil gibt, betrachten Sie eine einzelne Leistungsebene. Bei hohen Leistungsanforderungen kann es auch mehrere Leistungsschichten geben, um Geräte unterschiedlicher Schichten mit Strom zu versorgen. Wenn es mehrere Stromversorgungen gibt, können Sie mehrere Stromversorgungsebenen entwerfen oder verschiedene Stromversorgungsebenen in derselben Stromversorgungsebene aufteilen. Die Prämisse der Segmentierung ist, dass es keine Crossover zwischen Netzteilen gibt, und wenn es Crossover gibt, müssen mehrere Versorgungsschichten entworfen werden. Das Design der Anzahl der Signalschichten sollte die Eigenschaften aller Signale berücksichtigen. Die Schichtung und Abschirmung von Sondersignalen sind begrenzt zu betrachten. Unter normalen Umständen wird das Design zunächst mit der Entwurfssoftware entworfen und dann entsprechend den spezifischen Details modifiziert. Sowohl die Signaldichte als auch die spezielle Signalintegrität müssen beim Schichtdesign berücksichtigt werden. Für besondere Informationen sollten Sie bei Bedarf eine Bodenebene als Abschirmung entwerfen. Grundsätzlich werden einseitige oder doppelseitige Ausführungen nicht empfohlen, wenn nicht nur aus Kostengründen. Obwohl einseitige und doppelseitige Platinen einfach zu verarbeiten und kostengünstig sind, ist die Schleife im Falle von hoher Signaldichte und komplexer Signalstruktur, wie Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen oder analog-digitalen Hybridschaltungen, da es keine spezielle Referenz-Masseschicht für einseitige Platinen gibt. Durch das Fehlen einer wirksamen Abschirmung wird auch die Antiblockierfähigkeit des Systems reduziert. Das Layout-Design der Leiterplattenschicht, nachdem die Signale und Schichten bestimmt sind, muss das Layout jeder Schicht auch wissenschaftlich gestaltet werden.

Das Layout-Design der mittleren Schicht des Leiterplattendesigns folgt den folgenden Prinzipien:

1) Platzieren Sie die Energieebene neben der entsprechenden Bodenebene. Der Zweck dieses Designs ist es, einen Kopplungskondensator zu bilden und mit dem Entkopplungskondensator auf der Leiterplatte zusammenzuarbeiten, um die Impedanz der Leistungsebene zu reduzieren und einen breiteren Filtereffekt zu erzielen.

2) Die Wahl der Bezugsschicht ist sehr wichtig. Theoretisch können sowohl die Leistungsschicht als auch die Grundebene als Referenzschicht verwendet werden, aber die Grundebene kann im Allgemeinen geerdet werden, so dass der Abschirmungseffekt viel besser ist als der der Energieebene. Daher wird im Allgemeinen die Grundebene als Bezugsschicht bevorzugt. Referenzebene.

3) Die Schlüsselsignale zweier benachbarter Schichten können die Partition nicht überqueren. Andernfalls wird eine große Signalschleife gebildet, die zu starker Strahlung und Kopplung führt.

4) Um die Integrität der Bodenebene aufrechtzuerhalten, können keine Spuren auf der Bodenebene gemacht werden. Wenn die Signalleitungsdichte zu groß ist, können Sie ein Routing am Rand der Leistungsebene in Betracht ziehen.

5) Die Masseschicht ist unter dem Hochgeschwindigkeitssignal, Pilotsignal, Hochfrequenzsignal und anderen Schlüsselsignalen entworfen, so dass der Weg der Signalschleife am kürzesten und die Strahlung am kleinsten ist.

6) Wie mit der Strahlung der Stromversorgung und der Störung des gesamten Systems umzugehen ist, muss im High-Speed-Schaltungsdesignprozess berücksichtigt werden. Im Allgemeinen sollte die Fläche der Energieebene kleiner als die Fläche der Bodenebene sein, so dass die Bodenebene die Stromversorgung abschirmen kann. Im Allgemeinen muss die Leistungsebene um das 2-fache der dielektrischen Dicke der Masseebene eingerückt werden. Wenn Sie die Einkerbung der Leistungsebene reduzieren möchten, ist es notwendig, die Dicke des Dielektrikums so klein wie möglich zu machen.

Allgemeine Grundsätze, die bei der Layoutgestaltung von mehrschichtigen Leiterplatten zu beachten sind:

1) Die Energieebene sollte nahe an der Bodenebene sein und unter der Bodenebene entworfen werden.

2) Die Verdrahtungsschicht sollte so ausgelegt sein, dass sie an die gesamte Metallebene angrenzt.

3) Das digitale Signal und das analoge Signal sollten ein Isolationsdesign haben. Zunächst ist es notwendig, zu vermeiden, dass das digitale Signal und das analoge Signal auf der gleichen Schicht sind. Wenn es nicht vermieden werden kann, können das analoge Signal und das digitale Signal in verschiedenen Bereichen geroutet werden, und der analoge Signalbereich und der analoge Signalbereich können durch Schlitzen und andere Methoden getrennt werden. Isolierung des digitalen Signalbereichs. Gleiches gilt für analoge und digitale Netzteile. Vor allem digitale Leistung, Strahlung ist sehr groß, muss isoliert und abgeschirmt werden.

4) Die gedruckten Linien in der mittleren Schicht bilden einen planaren Wellenleiter, und die Oberflächenschicht bildet eine Mikrostreifenlinie, und die Übertragungseigenschaften der beiden sind unterschiedlich.

5) Taktkreise und Hochfrequenzschaltungen sind die Hauptquellen für Störungen und Strahlung und müssen separat und fern von empfindlichen Schaltkreisen angeordnet werden.

6) Der Streustrom und der hochfrequente Strahlungsstrom, der in verschiedenen Schichten enthalten ist, sind unterschiedlich und können bei der Verdrahtung nicht gleich behandelt werden.

Die elektromagnetische Verträglichkeit der Leiterplatte kann durch die Anzahl der Schichten und das Layout der Schichten erheblich verbessert werden. Die Anzahl der Schichten Design berücksichtigt hauptsächlich die Leistungsschicht und Bodenschicht, Hochfrequenzsignale, spezielle Signale und empfindliche Signale. Schichtlayout berücksichtigt hauptsächlich verschiedene Kopplung, Erdungs- und Stromleitungsleitlayout, Takt- und Hochgeschwindigkeitssignallayout, analoges Signal und digitales Informationslayout.