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Technologie PCB
Conférence de conception EMI / EMC: Plan d'image de la carte de circuit imprimé (Partie 1)
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Conférence de conception EMI / EMC: Plan d'image de la carte de circuit imprimé (Partie 1)

Conférence de conception EMI / EMC: Plan d'image de la carte de circuit imprimé (Partie 1)

2021-08-23
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Author:IPCB

An image plane is a layer of copper conductors (or other conductors) that is located inside a printed circuit board (Circuits imprimés). C'est peut - être un plan de tension., or a 0V reference plane adjacent to a circuit or signal routing layer. Les années 90, the concept of the image plane was widely used, C'est maintenant le terme approprié pour les normes de l'industrie. This article will explain the definition, Principe et conception du plan d'image.


Définition du plan d'image


The RF current must return to the current source via a previously defined path or other path; in short, Ce chemin de retour est un plan d'image. The image plane may be a mirror image of the original wiring (mirror image), or another path located nearby----that is, Crosstalk; Le plan d'image peut être le plan d'alimentation, Avions terrestres, or a free space (free space). space). RF current will be coupled to any transmission line in the form of capacitance or inductance, Tant que l'impédance de la ligne de transmission est inférieure à celle du chemin précédemment défini. Cependant,, in order to comply with EMC standards, L'espace libre doit être évité comme chemin de retour.

Although a single-sided Circuits imprimés Peut réduire les coûts, this simple structure may not meet EMC standards. La plupart sont 2 ou 4 couches Circuits imprimésS a une intégrité de signal relativement élevée et peut réussir les essais EMC. The high-density (multi-layer board) Circuits imprimés La pile fournit une suppression RF de 6db à 8dB par paire de plans d'image, which is due to the effect of eliminating magnetic flux. Il existe une règle simple pour déterminer quand utiliser un multicouche: lorsque la fréquence dépasse 5 MHz, Ou temps de montée supérieur à 5 NS, a multilayer board must be used.


Définition de l'inductance

Le nombre d'inductances dans les Suivis et les plans de cuivre est limité. Lorsque la tension est appliquée à la trace ou à la ligne de transmission, ces inductances empêchent la production de courant, de sorte que les deux fils deviennent un rayonnement en mode commun déséquilibré et que le flux magnétique ne peut être réduit. Il existe trois types différents d'inducteurs dans la construction des circuits imprimés:

.Inductance partielle: the inductance that exists in the wire or Circuits imprimés trace.

.Self inductance: the inductance from a section of wire, Au lieu d'une partie infinie.

Inductance de la partie commune: influence d'une partie inductive sur la deuxième partie inductive.

L'inductance est la plus difficile à mesurer par rapport à la capacité et à la résistance. L'inductance représente les caractéristiques dynamiques du circuit de courant fermé. L'inductance est le rapport entre le flux magnétique à travers une boucle fermée et le courant qui en résulte. Son expression mathématique est: Lij = Éij / Li, Éu est le flux magnétique, et I est le courant dans la boucle. Dans un circuit fermé, la valeur de l'inductance dépend de la forme et de la taille du circuit. Lors de la conception des Circuits imprimés, les ingénieurs ignorent souvent l'inductance des circuits. L'inductance est toujours associée à une boucle fermée. L'effet inductif en boucle fermée peut être décrit à la fois par inductance partielle et par inductance partielle commune.


Inductance partielle

L'inductance interne du conducteur est générée par le flux magnétique à l'intérieur du conducteur. La somme des inductances partielles en boucle fermée est égale à la somme des inductances partielles de chaque partie, c'est - à - dire. Li pour chaque section est égal à ¨ I / Li, I représente le flux magnétique couplé à la boucle de la partie I, I est le courant de la partie I et Li est l'inductance partielle. Par conséquent, différents circuits auront des inductances partielles différentes. Nous nous préoccupons de l'inductance partielle plutôt que de l'inductance totale de la trajectoire. De plus, une partie de l'inductance peut être utilisée pour déduire une partie commune de l'inductance.


Inductance de la partie commune


Le principal facteur d'élimination du flux magnétique dans le plan d'imagerie est l '« inductance partielle commune ».." After the magnetic flux is eliminated, Vous pouvez connecter la ligne de champ magnétique pour trouver le chemin de retour optimal pour le courant RF. Une partie de l'inductance elle - même est l'inductance d'une partie spécifique du circuit., Indépendant des autres parties de la boucle. Figure 1 shows a partial inductance of its own. Le courant dans la boucle de suivi est I, and Lp is its own partial inductance of the trace section. Supposons que cette piste s'étende d'une extrémité finie à l'autre infinie..

En théorie, bien que leurs propres inductances partielles ne soient pas liées aux conducteurs adjacents, les conducteurs adjacents plus petits modifient en fait leurs propres inductances partielles. Ceci est dû au fait qu'un fil interagira avec d'autres fils, de sorte que la distribution du courant n'est pas uniforme sur toute la longueur du fil. Cela est particulièrement évident lorsque le rapport entre la distance et le rayon entre deux conducteurs est inférieur à 5: 1.

ATL

Figure 1: Part of its own inductance


Entre les deux fils, il y aura une inductance partielle commune. Une partie commune de l'inductance MP est basée sur l'espacement entre le câblage parallèle ou les segments de fil. MP est le rapport entre le flux magnétique généré par le courant dans le premier fil (à distance par le deuxième fil) et le courant généré par le premier fil. La figure 2 montre une inductance partielle commune. Son circuit équivalent est illustré à la figure 3 et son expression mathématique est la suivante:

ATL

Figure 2: Inductance de la partie commune

ATL

Figure 3: Inductance de la partie commune between two wires

ATL

Now with the concept of a common partial inductance, Envisager la transmission du signal sur le circuit de la figure 3, Par exemple, un signal de fréquence. V1 is on the signal path, V2 sur la boucle de courant RF. Assume that these two wires form a signal path and its return path, Donc i1 = I et I2 = - I. If it were not for the existence of a common partial inductance, Les deux fils ne se connecteront pas, Le circuit ne fonctionne pas correctement, and would not form a closed loop. The voltage drop in Figure 3 will become:

ATL

It can be known from the above formula that if the voltage drop is to be reduced, the common part of the inductance (Mp) must be increased.


La façon la plus simple d'ajouter une partie commune de l'inductance est de faire en sorte que la trajectoire du courant de retour RF soit aussi proche que possible de la trajectoire du signal. La meilleure méthode de conception consiste à utiliser des radiofréquences pour revenir dans le plan près de la trajectoire du signal. La distance entre eux doit être aussi petite que possible.

Une partie de l'inductance est toujours présente dans le fil, Il est identique à la valeur par défaut. Therefore, Il est équivalent à une antenne avec une fréquence de résonance spécifique. "Inductance de la partie commune"Peut réduire l'effet de l'inductance partielle". By reducing the distance between the two wires, L'inductance d'un seul composant peut être réduite, which can meet the requirements of EMI compatibility standards.

Pour maximiser l'effet de la partie commune de l'inductance, le courant doit être de la même taille dans les deux fils, mais dans la direction opposée. C'est pourquoi les plans d'image (ou les lignes au sol) peuvent être si efficaces. Entre deux conducteurs parallèles, il y a des inductances communes qui varient en fonction de la distance et de la longueur des deux conducteurs (voir les spécifications des conducteurs). Lorsque la distance et la longueur des deux conducteurs parallèles sont les plus petites, l'inductance de la partie commune est la plus élevée.

Si un matériau diélectrique est utilisé pour séparer l'alimentation électrique du sol, quel est le rôle de l'inductance de la partie commune? De même, tant que la distance entre les deux plans est petite, l'inductance de la partie commune est grande. Dans ce cas, le courant du Signal RF mesuré dans le plan de puissance doit être nul.

Parce qu'il est décalé par le courant de retour RF de la même taille et de la direction opposée.

En outre, it should be noted that if the inductance value of the common part between the two wires is reduced, Non seulement l'effet du plan d'image est réduit, but the capacitance value between the two planes will increase.