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Blogue PCB - Conception de carte PCB et compatibilité électromagnétique Explorer

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Conception de carte PCB et compatibilité électromagnétique Explorer

2022-08-15
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Author:pcb

La conception de compatibilité électromagnétique est un point focal et difficile dans le processus de conception de cartes PCB à grande vitesse. Cet article explore comment réduire les interférences électromagnétiques causées par le couplage par conduction et le couplage par rayonnement et améliorer la compatibilité électromagnétique à partir de la conception et de la disposition des couches, entre autres aspects. De nombreux problèmes de fiabilité et de stabilité de l'électronique sont causés par des échecs dans la conception de la compatibilité électromagnétique. Les problèmes courants incluent la distorsion du signal, le bruit excessif du signal, le signal instable au travail, le système susceptible de s'effondrer, le système vulnérable aux interférences environnementales, la mauvaise capacité anti - interférence. La conception de la compatibilité électromagnétique est une technologie assez complexe, allant de la conception à la connaissance de l'électromagnétisme.

Configuration des couches

Le nombre de couches de la carte PCB comprend principalement la couche d'alimentation, la couche de mise à la terre et la couche de signal, le nombre de couches étant la somme du nombre de couches par couche. Dans le processus de conception, la première étape consiste à organiser et à classer toutes les sources et bases, ainsi que les différents signaux, et à les déployer et les concevoir sur la base de la classification. Dans des circonstances normales, différentes sources d'alimentation devraient être divisées en différentes couches et différentes mises à la terre devraient également avoir un plan de masse correspondant. Divers signaux spéciaux, tels que les signaux haute fréquence d'horloge et les signaux de fréquence, doivent être conçus séparément et un plan de masse supplémentaire est nécessaire pour masquer les signaux spéciaux afin d'améliorer la compatibilité électromagnétique. Bien sûr, le coût est également l'un des facteurs à prendre en compte. Lors de la conception, un point d'équilibre doit être trouvé entre la compatibilité électromagnétique et le coût du système. La première considération dans la conception de plan d'alimentation est le type et la quantité de puissance. Si vous n'avez qu'une seule source d'alimentation, considérez un plan d'alimentation. Dans le cas d'exigences de puissance élevées, il peut également y avoir plusieurs couches de puissance pour alimenter les appareils des différentes couches. S'il y a plusieurs sources d'alimentation, vous pouvez envisager de concevoir plusieurs couches d'alimentation ou de diviser différentes sources d'alimentation dans la même couche d'alimentation. La subdivision suppose qu'il n'y ait pas de croisement entre les sources d'alimentation, et si un croisement existe, plusieurs couches d'alimentation doivent être conçues. La conception du nombre de couches de signal doit tenir compte des caractéristiques de tous les signaux. La stratification et le blindage des signaux spéciaux sont des problèmes considérés comme limités. Dans des circonstances normales, les conceptions sont d'abord conçues à l'aide d'un logiciel de conception, puis modifiées en fonction des détails spécifiques. La densité du signal et l'intégrité spéciale du signal doivent être prises en compte simultanément dans la conception des couches. Pour des informations spéciales, assurez - vous de concevoir une couche de terre comme bouclier si nécessaire. En général, une conception simple ou double face n'est pas recommandée si elle n'est pas uniquement motivée par des considérations de coût. Malgré la simplicité et la rentabilité de la manipulation des panneaux simples et doubles faces, dans le cas de densités de signaux élevées et de structures de signaux complexes telles que les circuits numériques à grande vitesse ou les circuits hybrides analogiques - numériques, la surface de boucle augmente et le rayonnement augmente en raison de l'absence d'une couche de Mise à la terre de référence spéciale pour les panneaux simples. La capacité anti - interférence du système a également diminué en raison du manque de blindage efficace. Conception de la disposition des couches de carte PCB, après avoir déterminé le signal et les couches, il est également nécessaire de concevoir scientifiquement la disposition de chaque couche.

La conception de la disposition de la couche intermédiaire de la carte PCB suit les principes suivants:

1) placez le plan d'alimentation à proximité du plan de masse correspondant. Le but de cette conception est de former un condensateur de couplage et de travailler en synergie avec le condensateur de découplage sur le PCB pour réduire l'impédance du plan de puissance, pour un effet de filtrage plus large.

2) Le choix de la couche de référence est très important. En théorie, la couche d'alimentation et le plan de masse peuvent tous deux servir de couche de référence, mais le plan de masse peut généralement être mis à la terre, de sorte que l'effet de blindage est bien meilleur que le plan d'alimentation. Ainsi, en général, le plan de masse est de préférence utilisé comme couche de référence. Plan de référence.

3) Les signaux critiques des deux couches adjacentes ne peuvent pas traverser la partition. Sinon, une grande boucle de signal se formera, ce qui entraînera un rayonnement intense et un couplage.

4) pour maintenir l'intégrité du plan de terre, aucune trace ne peut être faite sur le plan de terre. Si la densité de lignes de signal est trop importante, vous pouvez envisager de câbler sur les bords du plan d'alimentation.

5) conception de la couche de terre sous les signaux clés tels que le signal à grande vitesse, le signal pilote, le signal haute fréquence, de sorte que le chemin de la boucle de signal est le plus court et le rayonnement le plus faible.

6) dans le processus de conception de circuits à grande vitesse, il faut réfléchir à la façon de traiter le rayonnement de l'alimentation et les interférences avec l'ensemble du système. En général, la surface du plan d'alimentation doit être inférieure à la surface du plan de masse afin que le plan de masse puisse masquer l'alimentation. Typiquement, le plan d'alimentation nécessite un retrait de 2 fois l'épaisseur diélectrique du plan de masse. Si vous souhaitez réduire l'empreinte du plan de puissance, il est nécessaire de rendre l'épaisseur du diélectrique aussi faible que possible.

Principes généraux à suivre pour la conception de diagrammes de configuration de plaques imprimées multicouches:

1) le plan d'alimentation doit être proche du plan de mise à la terre et conçu sous le plan de mise à la terre.

2) la couche de câblage doit être conçue pour être adjacente à l'ensemble du plan métallique.

3) Les signaux numériques et analogiques doivent avoir une conception isolée. Tout d'abord, il est nécessaire d'éviter que les signaux numériques et analogiques soient sur la même couche. S'il n'est pas possible de l'éviter, les signaux analogiques et numériques peuvent être routés dans différentes zones, et les zones de signaux analogiques et analogiques peuvent être séparées par des méthodes telles que la fente. Isolation de zone de signal numérique. Il en va de même pour les alimentations analogiques et numériques. Les alimentations numériques, en particulier, sont très rayonnantes et doivent être isolées et blindées.

4) la ligne d'impression de la couche intermédiaire forme un guide d'onde plan et la couche de surface forme une ligne microruban, les caractéristiques de transmission des deux sont différentes.

5) les circuits d'horloge et les circuits à haute fréquence sont les principales sources d'interférences et de rayonnement et doivent être disposés séparément et à l'écart des circuits sensibles.

6) Les courants parasites et les courants rayonnants à haute fréquence contenus dans les différentes couches sont différents et ne peuvent pas être traités de la même manière lors du câblage.

La compatibilité électromagnétique de la carte PCB peut être grandement améliorée par la conception du nombre de couches et la disposition des couches. La conception du nombre de couches considère principalement la couche de puissance et la couche de terre, les signaux haute fréquence, les signaux spéciaux et les signaux sensibles. La disposition des couches considère principalement divers couplages, la mise à la terre et la disposition des lignes d'alimentation, la disposition des signaux d'horloge et à grande vitesse, la disposition des signaux analogiques et des informations numériques.