Leiterplatte Blog - Diskussion über PCB Board Design und elektromagnetische Kompatibilität

Im Prozess des Hochgeschwindigkeits-PCB-Board-Designs ist das Design der elektromagnetischen Kompatibilität ein Schlüsselpunkt und ein schwieriger Punkt. In diesem Artikel wird diskutiert, wie die elektromagnetische Störung durch Leitungskupplung und Strahlungskupplung reduziert und die elektromagnetische Kompatibilität aus den Aspekten des Schichtdesigns und des Schichtlayouts verbessert werden kann. Viele Zuverlässigkeits- und Stabilitätsprobleme von elektronischen Produkten werden durch den Ausfall der elektromagnetischen Kompatibilitätskonstruktion verursacht. Häufige Probleme umfassen Signalverzerrung, übermäßiges Signalräusch, instabiles Signal während der Arbeit, das System ist anfällig für Abstürze, das System ist anfällig für Umweltstörungen und die Anti-Störungsfähigkeit ist schlecht. Elektromagnetische Kompatibilitätsdesign ist eine ziemlich komplexe Technologie, vom Design bis zum Wissen über Elektromagnetik und so weiter.

Schichtkonfiguration

Die Schichten der Leiterplatte umfassen hauptsächlich die Leistungsschicht, die Erdschicht 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 Grundlagen sowie verschiedene Signale zu organisieren und zu klassifizieren sowie auf der Grundlage der Klassifizierung einzusetzen und zu gestalten. Unter normalen Umständen sollten verschiedene Stromversorgungen in verschiedene Schichten unterteilt werden, und verschiedene Boden sollten auch entsprechende Bodenebenen haben. Verschiedene Spezialsignale, wie Takthoch- und Frequenzsignale, müssen separat ausgebildet werden und eine Erdebene muss hinzugefügt werden, um Spezialsignale zu schützen, um die elektromagnetische Kompatibilität zu verbessern. Natürlich ist auch die Kosten einer der zu berücksichtigenden Faktoren. Im Konstruktionsprozess sollte ein Gleichgewicht zwischen der elektromagnetischen Kompatibilität des Systems und den Kosten gefunden werden. Die erste Überlegung bei der Konstruktion der Leistungsebene ist die Art und Menge der Stromversorgung. Wenn es nur eine Stromversorgung gibt, betrachten Sie eine einzige Strombene. Bei hohen Leistungsanforderungen können auch mehrere Leistungsschichten zur Stromversorgung von Geräten unterschiedlicher Schichten vorhanden sein. Wenn es mehrere Stromversorgungen gibt, können Sie in Erwägung ziehen, mehrere Stromversorgungsschichten zu entwerfen, oder Sie können verschiedene Stromversorgungen in derselben Stromversorgungsschicht aufteilen. Die Prämisse der Segmentierung besteht darin, dass es keine Kreuzung zwischen Stromversorgungen gibt, und wenn es eine Kreuzung gibt, müssen mehrere Stromversorgungsschichten ausgebildet werden. Die Konstruktion der Anzahl der Signalschichten sollte die Eigenschaften aller Signale berücksichtigen. Die Schichtung und Abschirmung von Sondersignalen sind als begrenzt anzusehen. 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 spezielle Informationen sollten Sie bei Bedarf eine Bodenebene als Schild entwerfen. Im Allgemeinen werden einseitige oder doppelseitige Designs nicht empfohlen, wenn nicht rein aus Kostengründen. Obwohl einseitige und doppelseitige Platten einfach zu verarbeiten und kostengünstig sind, ist bei hoher Signaldichte und komplexer Signalstruktur, wie z. B. Hochgeschwindigkeits-digitalen Schaltungen oder analog-digitalen Hybridschaltungen, da es keine spezielle Referenzgerdschicht für einseitige Platten gibt, die Schleife die Fläche erhöht und die Strahlung erhöht. Aufgrund des Mangels an effektiver Abschirmung wird auch die Anti-Jamming-Fähigkeit des Systems reduziert. Das Layout-Design der Leiterplattenschicht, nachdem die Signale und Schichten bestimmt wurden, muss das Layout jeder Schicht auch wissenschaftlich entworfen werden.

Das Layout-Design der Mittelschicht des PCB-Board-Designs folgt folgenden Prinzipien:

1) Stellen Sie die Kraftebenenebene neben der entsprechenden Bodenebene. Der Zweck dieser Konstruktion ist es, einen Kopplungskondensator zu bilden und zusammen mit dem Entkopplungskondensator auf der Leiterplatte zu arbeiten, um die Impedanz der Leistungsebene zu reduzieren und einen breiteren Filtereffekt zu erzielen.

2) Die Wahl der Referenzschicht ist sehr wichtig. Theoretisch können sowohl die Leistungsschicht als auch die Erdebene als Referenzschicht verwendet werden, aber die Erdebene kann im Allgemeinen geerdet werden, so dass die Abschirmungswirkung viel besser ist als die der Leistungsebene. Daher ist im Allgemeinen die Bodenebene als Referenzschicht bevorzugt. Bezugsebene.

3) Die Schlüsselsignale von zwei benachbarten Schichten können die Trennwand nicht überqueren. Ansonsten wird eine große Signalschleife gebildet, was zu starker Strahlung und Kupplung führt.

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

5) Die Erdschicht ist unter dem Hochgeschwindigkeitssignal, dem Pilotsignal, dem Hochfrequenzsignal und anderen Schlüsselsignalen ausgebildet, so dass der Weg der Signalschleife der kürzeste ist und die Strahlung die kleinste ist.

6) Wie man mit der Strahlung der Stromversorgung und der Störung des gesamten Systems umgeht, muss im Prozess der Konstruktion der Hochgeschwindigkeitsschaltung berücksichtigt werden. Im Allgemeinen sollte die Fläche der Leistungsebene kleiner sein als die Fläche der Erdebene, so dass die Erdebene die Stromversorgung abschirmen kann. In der Regel muss die Leistungsebene um das 2-fache der dielektrischen Dicke der Erdebene eingerückt sein. Wenn Sie die Vertiefung der Leistungsebene reduzieren möchten, ist es notwendig, die Dicke des Dielektrikums so klein wie möglich zu machen.

Allgemeine Grundsätze, die bei der Gestaltung von Mehrschichtdruckplatten zu beachten sind:

1) Die Kraftebenenebene sollte nah an der Erdebene liegen und unterhalb der Erdebene ausgebildet sein.

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

3) Das digitale Signal und das analoge Signal sollten eine Isolationskonstruktion haben. Zunächst ist es notwendig zu vermeiden, dass das digitale Signal und das analoge Signal auf derselben Schicht liegen. Wenn dies nicht vermieden werden kann, können das analoge Signal und das digitale Signal in verschiedenen Bereichen geleitet werden, und der analoge Signalbereich und der analoge Signalbereich können durch Schlitzen und andere Verfahren getrennt werden. Digitale Signalbereichsisolation. Gleiches gilt für analoge und digitale Stromversorgungen. Insbesondere digitale Leistung, Strahlung ist sehr groß, muss isoliert und abgeschirmt werden.

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

5) Taktkreise und Hochfrequenzschaltungen sind die Hauptquellen von Störungen und Strahlung und müssen getrennt und weg von empfindlichen Schaltungen angeordnet werden.

6) Der Streustrom und der in verschiedenen Schichten enthaltene Hochfrequenzstrahlungsstrom sind unterschiedlich und können bei der Verkabelung nicht gleich behandelt werden.

Die elektromagnetische Kompatibilität 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 Erdschicht, Hochfrequenzsignale, Sondersignale und empfindliche Signale. Schichtlayout berücksichtigt hauptsächlich verschiedene Kupplung, Erde und Stromleitung Layout, Uhr und Hochgeschwindigkeitssignal Layout, analoges Signal und digitale Informationslayout.