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Blog de PCB - El papel de la pila estratificada de placas de PCB en el control de la radiación EMI

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El papel de la pila estratificada de placas de PCB en el control de la radiación EMI

2022-01-13
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Author:pcb

Este artículo comienza con el diseño básico de la placa de circuito impreso y discute el papel y la tecnología de diseño de la pila de placas de circuito impreso estratificadas en el control de la radiación emi. Hay muchas maneras de resolver el problema del emi. Inhibición moderna del IME

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1. la colocación razonable de condensadores con capacidad adecuada cerca del pin de alimentación del circuito integrado en el bus de alimentación puede hacer que el salto de voltaje de salida del circuito integrado cambie rápidamente. Sin embargo, el problema no ha terminado ahí. Debido a la respuesta de frecuencia limitada de los condensadores, esto les impide generar la Potencia armónica necesaria para conducir la salida del IC de manera limpia en toda la banda de frecuencia. Además, los voltaje instantáneos generados en el bus de alimentación generarán caídas de voltaje en los inductores de la ruta de desacoplamiento, y estos voltaje instantáneos son la principal fuente de interferencia EMI de modo común. ¿¿ cómo debemos resolver estos problemas? En el caso de un IC en nuestra placa, el plano de alimentación alrededor del IC puede considerarse un buen capacitor de alta frecuencia, que puede recoger la energía de fugas de condensadores discretos y proporcionar energía de alta frecuencia para la salida limpia. Además, la buena capa de alimentación debe tener una bobina de inducción más pequeña, lo que hace que la señal instantánea sintetizada por la bobina de inducción también sea más pequeña, reduciendo así el EMI de modo común. Por supuesto, la conexión desde la capa de alimentación hasta el pin de alimentación del IC debe ser lo más corta posible, ya que el borde ascendente de la señal digital es cada vez más rápido y se conecta directamente a la almohadilla donde se encuentra el pin de alimentación del ic, que se discutirá por separado. Para controlar el EMI de modo común, el plano de Potencia debe ser un par de planos de potencia diseñados razonablemente para facilitar el desacoplamiento y tener una inducción lo suficientemente baja. ¿Alguien puede preguntarse, ¿ qué tan bueno es? La respuesta a esta pregunta depende de la estratificación de la fuente de alimentación, el material entre las capas y la frecuencia de trabajo (es decir, la función del tiempo de subida del ic). Por lo general, la capa de potencia está separada por 6 mils, la capa intermedia es de material fr4 y la capacidad equivalente de la capa de potencia por pulgada cuadrada es de aproximadamente 75 PF. Obviamente, cuanto menor sea el espaciamiento de las capas, mayor será el capacitor. No hay muchos dispositivos con un tiempo de subida de 100 a 300ps, pero a la velocidad actual de desarrollo del ic, los dispositivos con un tiempo de subida de 100 a 300ps representarán una gran proporción. Para circuitos con un tiempo de subida de 100 a 300ps, el espaciamiento de capas 3mil ya no será adecuado para la mayoría de las aplicaciones. En ese momento, era necesario utilizar una técnica de estratificación con una distancia entre capas inferior a 1 milímetro y reemplazar el material dieléctrico fr4 por un material con una constante dieléctrica muy alta. Ahora, la cerámica y la cerámica pueden cumplir con los requisitos de diseño de los circuitos de tiempo de subida de 100 a 300ps. Aunque en el futuro pueden adoptarse nuevos materiales y métodos, para los circuitos de tiempo de subida de 1 a 3 ns, el espaciamiento de capas de 3 a 6 mils y el material dieléctrico fr4, que son comunes hoy en día, suele ser suficiente para manejar armónicos de alta gama y mantener los transientes a niveles lo suficientemente Bajos. es decir, el EMI De modo común puede ser muy bajo. El ejemplo de diseño de apilamiento estratificado de placas de PCB dado en este artículo asumirá una distancia de capa de 3 a 6 milímetros. Desde el punto de vista del enrutamiento de la señal, una buena estrategia de estratificación debe ser colocar todos los rastros de la señal en una o varias capas al lado de la fuente de alimentación o el plano de tierra. Para la electricidad, una buena estrategia de estratificación debe ser que la capa eléctrica esté adyacente a la capa terrestre y que la distancia entre la capa eléctrica y la capa terrestre sea lo más pequeña posible, que es lo que llamamos estrategia de "estratificación". Hay varios problemas potenciales en el diseño de cuatro pisos y cuatro pisos. En primer lugar, para las placas tradicionales de cuatro capas con un espesor de 62 milímetros, incluso si la capa de señal está en la capa exterior y la capa de alimentación y la formación de puesta a tierra están en la capa interior, la distancia entre la capa de alimentación y la formación de puesta a tierra sigue siendo demasiado grande. Si hay requisitos de costo, considere las siguientes dos alternativas a los paneles tradicionales de 4 pisos. Ambas soluciones mejoran el rendimiento de inhibición del emi, pero solo si la densidad de los componentes en la placa es lo suficientemente baja y hay suficiente área alrededor del componente (para colocar la capa de cobre de alimentación necesaria). La capa exterior del PCB es la formación de tierra, y las dos capas intermedias son la capa de señal / fuente de alimentación. La fuente de alimentación en la capa de señal está cableada con un ancho de banda, lo que hace que la resistencia de la ruta de la corriente de alimentación sea baja y la resistencia de la ruta de MICROSTRIP de la señal también sea baja. Desde el punto de vista del control emi, se trata de una estructura existente de cuatro capas de placas de pcb. En el segundo esquema, la capa exterior recibe la fuente de alimentación y la tierra, y la capa media recibe la señal. En comparación con las placas de cuatro capas tradicionales, la mejora del esquema es menor, y la resistencia entre capas es tan pobre como la de las placas de cuatro capas tradicionales. Si se quiere controlar la resistencia del rastro, el esquema de apilamiento anterior requiere un cableado muy cuidadoso del rastro bajo la fuente de alimentación y la isla de cobre de tierra. Además, las Islas de cobre de la fuente de alimentación o del plano de tierra deben estar interconectadas lo más estrechamente posible para garantizar las conexiones de corriente continua y baja frecuencia. Las placas de 6 capas se utilizan si la densidad de componentes en las placas de 4 capas es relativamente alta. Sin embargo, algunos de los esquemas de apilamiento en el diseño de la placa de seis pisos no son suficientes para proteger el campo electromagnético y tienen poco efecto en la reducción de la señal instantánea del bus de alimentación. A continuación se discutirán dos ejemplos. Por ejemplo, la fuente de alimentación y el suelo se colocan en el segundo y quinto piso, respectivamente. Debido a la alta resistencia del revestimiento de cobre de la fuente de alimentación, es muy desfavorable controlar la radiación EMI de modo común. Sin embargo, este método es muy correcto desde el punto de vista del control de resistencia de la señal. El segundo ejemplo coloca la fuente de alimentación y el suelo en el tercer y cuarto piso, respectivamente. El diseño resuelve el problema de la resistencia del revestimiento de cobre de la fuente de alimentación. Debido al bajo rendimiento de blindaje electromagnético de las capas primera y sexta, el EMI de modo diferencial aumentó. Si el número de líneas de señal en las dos capas exteriores es bajo y la longitud de la pista es corta (s