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Technologie PCB
Conception EMC à grande vitesse des PCB 47
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Conception EMC à grande vitesse des PCB 47

Conception EMC à grande vitesse des PCB 47

2021-08-24
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Author:IPCB

Courant en mode différentiel et courant en mode commun:


Production de rayonnement: le courant produit le rayonnement, pas la tension, l'électricité statique produit le champ électrostatique, le courant constant produit le champ magnétique, le courant variable dans le temps produit le champ électrique et le champ magnétique. Il y a un courant en mode commun et un courant en mode différentiel dans n'importe quel circuit. Les signaux en mode différentiel transportent des données ou des signaux utiles. Le signal en mode commun est un effet négatif du mode différentiel.


Courant en mode différentiel: taille égale, direction opposée (phase). En raison de la distribution discontinue de la capacité, de l'inductance et de l'impédance de la trajectoire du signal, et de la trajectoire de retour du signal passant par une trajectoire inattendue, le courant en mode différentiel sera converti en courant en mode commun.


Common mode current: The magnitude is not necessarily the same, the direction (phase) is the same. The external interference of the equipment is mostly in common mode, L'interférence en mode différentiel existe également, Mais l'intensité de l'interférence en mode commun est généralement plusieurs ordres de grandeur supérieure à celle de l'interférence en mode différentiel.. The external interference is mostly common mode interference. L'interférence en mode commun elle - même n'est généralement pas nocive pour l'équipement, but if the common mode interference is transformed into differential mode interference, Cela sera grave, car les signaux utiles sont tous en mode différentiel.. The magnetic field of the differential mode current is mainly concentrated in the loop area formed by the differential mode current, En dehors de la zone de boucle, the magnetic lines of force will cancel each other; the magnetic field of the common mode current is outside the loop area, Le courant en mode commun produit un champ magnétique dans la même direction. Many Conception de la compatibilité électromagnétique des Circuits imprimés Suivre la théorie ci - dessus.


The ways to suppress interference on the Circuits imprimés board are:


Réduire la surface de la boucle de signal en mode différentiel

Reduce high frequency noise return (filtering, isolation and matching)

Réduction de la tension en mode commun (conception de la mise à la terre)


Circuits imprimés design principles are summarized


Principle 1: Circuits imprimés clock frequency exceeds 5MHZ or signal rise time is less than 5ns, La conception de panneaux multicouches est généralement nécessaire. Reason: The area of signal loop can be well controlled by adopting multi-layer board design.


Principe 2: panneaux multicouches, the key wiring layer (the layer where the clock line, Bus, interface signal line, Ligne RF, reset signal line, Ligne de signal de sélection de puces, and various control signal lines are located) should be adjacent to the complete ground plane. De préférence entre deux terrains. Cause: les lignes de signalisation critiques sont généralement fortement rayonnées ou extrêmement sensibles. Le câblage près du niveau du sol réduit la zone de la boucle de signal, reduce the radiation intensity or improve the anti-interference ability.


Principe 3: pour les panneaux à une seule couche, les deux côtés de la ligne de signalisation critique doivent être recouverts de sol; Cause: les deux côtés du signal clé sont couverts par le sol. D'une part, il peut réduire la zone de la boucle de signal et empêcher le crosstalk entre la ligne de signal et d'autres lignes de signal.


Principe 4: pour les panneaux à double couche, une grande surface de sol doit être posée sur la surface projetée de la ligne de signalisation critique ou le sol doit être perforé de la même manière qu'un seul panneau. Cause: même signal clé que le multicouche approchant du niveau du sol


Principe 5: dans les panneaux multicouches, le panneau d'alimentation doit être rétréci de 5H à 20h par rapport à sa couche de sol adjacente (H est la distance entre la source d'alimentation et la couche de sol). Cause: la dépression du plan d'alimentation par rapport à son plan de retour au sol peut efficacement supprimer le problème de rayonnement de bord.


Principe 6: le plan de projection de la couche de câblage doit être situé dans la zone de la couche de plan de reflux. Cause: si la couche de câblage n'est pas dans la zone projetée de la couche de plan de reflux, elle causera des problèmes de rayonnement de bord et augmentera la zone de la boucle de signal, ce qui entraînera une augmentation du rayonnement en mode différentiel.


Principe 7: dans les panneaux multicouches, Les lignes de signalisation des couches supérieure et inférieure du panneau ne doivent pas dépasser 50 MHz dans la mesure du possible.. Reason: It is best to walk high-frequency signals between two plane layers to suppress their radiation to the space.


Principe 8: pour les panneaux dont la fréquence de fonctionnement au niveau du panneau est supérieure à 50 MHz, si les deuxième et dernière couches sont des couches de câblage, la couche supérieure et la couche de guidage doivent être recouvertes d'une feuille de cuivre mise à la terre. Cause: il est préférable de déplacer les signaux à haute fréquence entre deux couches planes pour limiter leur rayonnement dans l'espace.


Principe 9: dans les panneaux multicouches, le plan principal d'alimentation en énergie de fonctionnement du panneau (le plan d'alimentation le plus largement utilisé) doit être proche de son plan au sol. Cause: le plan d'alimentation adjacent et le plan au sol peuvent efficacement réduire la zone de retour du circuit d'alimentation.


Principe 10: dans les circuits imprimés à un seul étage, il doit y avoir un fil de terre près et parallèle au fil d'alimentation. Cause: réduire la surface du circuit de courant d'alimentation.


Principe 11: dans les circuits imprimés à double couche, il doit y avoir un fil de terre près et parallèle au fil d'alimentation. Cause: réduire la surface du circuit de courant d'alimentation.


Principe 12: conception en couches, try to avoid the adjacent settings of the wiring layer. Si les couches de câblage sont inévitablement adjacentes les unes aux autres, the layer spacing between the two wiring layers should be increased appropriately, L'espacement entre les couches de câblage et les circuits de signalisation doit être réduit.. Cause: les traces de signaux parallèles sur les couches de câblage adjacentes peuvent causer des échanges de signaux.


Principe 13: les couches planes adjacentes doivent éviter le chevauchement de leurs plans projetés. Cause: lorsque les projections se chevauchent, la capacité de couplage entre les couches provoque le couplage du bruit entre les couches.


Principle 14: When designing the Disposition des Circuits imprimés, fully comply with the design principle of laying in a straight line along the signal flow direction, Essayez d'éviter les boucles d'avant en arrière. Reason: Avoid direct signal coupling and affect signal quality.


Principe 15: lorsque plusieurs circuits de modules sont placés sur le même module Circuits imprimés, digital circuits and analog circuits, Les circuits haute et basse vitesse doivent être disposés séparément.. Cause: éviter les interférences entre les circuits numériques, analog circuits, Circuit haute vitesse, and low-speed circuits.


Principe 16: lorsqu'il y a des circuits à grande vitesse, à moyenne vitesse et à basse vitesse sur la carte de circuit, suivez les circuits à grande vitesse et à moyenne vitesse et éloignez - vous de l'interface. Cause: Évitez le bruit des circuits à haute fréquence rayonnant vers l'extérieur par l'intermédiaire de l'interface.


Principe 17: les condensateurs de stockage d'énergie et de filtrage à haute fréquence doivent être placés à proximité des circuits ou des dispositifs de l'unit é (tels que les modules d'alimentation: bornes d'entrée et de sortie, ventilateurs et relais) où le courant varie considérablement. Cause: la présence d'un condensateur de stockage d'énergie peut réduire la surface de la boucle de courant élevé.


Principe 18: le circuit de filtrage du port d'entrée d'alimentation de la carte de circuit doit être proche de l'interface. Cause: pour éviter le découplage du circuit filtrant.


Principe 19: À propos Circuits imprimés, the filtering, Les composants de protection et d'isolement du circuit d'interface doivent être situés à proximité de l'interface.. Reason: It can effectively achieve the effects of protection, Filtration et isolement.


Principe 20: s'il existe à la fois un filtre et un circuit de protection à l'interface, le principe de la protection avant le filtrage doit être suivi. Cause: le circuit de protection est utilisé pour supprimer les surtensions et les surcharges externes. Si le circuit de protection est placé après le circuit de filtrage, le circuit de filtrage sera endommagé par une surtension et un courant excessif.

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Principle 21: During layout, ensure that the input and output lines of the filter circuit (filter), isolation and protection circuit do not couple with each other. Cause: lorsque les traces d'entrée et de sortie des circuits ci - dessus sont couplées entre elles, the filtering, L'effet d'isolement ou de protection sera affaibli.


Principe 22: si l'interface « mise à la terre propre» est conçue sur la carte de circuit, les composants de filtration et d'isolement doivent être placés sur une bande d'isolement entre « mise à la terre propre» et la mise à la terre de travail. Cause: Évitez de coupler les dispositifs de filtration ou d'isolement à travers une couche plane, ce qui peut affaiblir l'effet.


Principe 23: aucun dispositif autre que des dispositifs de filtration et de protection ne doit être placé sur un « sol propre». Cause: le « sol propre» est conçu pour assurer un rayonnement minimal de l'interface et le « sol propre» est facilement couplé à des interférences externes, de sorte qu'il n'y a pas d'autres circuits et équipements indépendants sur le « sol propre».


Principe 24: garder les dispositifs à rayonnement élevé tels que les cristaux, les oscillateurs à cristaux, les relais et les alimentations de commutation à au moins 1000 mils du connecteur d'interface de la carte de circuit. Cause: l'interférence rayonnera directement ou le courant sera couplé au câble de sortie pour rayonner vers l'extérieur.


Principe 25: les circuits ou équipements sensibles (tels que les circuits de remise à zéro, les circuits de chien de garde, etc.) doivent être situés à au moins 1000 millimètres de chaque bord de la carte de circuit, en particulier le bord de l'interface de la carte de circuit. Cause: Comme l'interface à une seule carte, c'est l'endroit le plus susceptible d'être couplé à des interférences externes (comme l'électricité statique), tandis que les circuits sensibles tels que les circuits de Réinitialisation et les circuits de chien de garde peuvent facilement causer un mauvais fonctionnement du système.


Principe 26: les condensateurs de filtre utilisés pour le filtrage IC doivent être aussi proches que possible des broches d'alimentation de la puce. Cause: plus le condensateur est proche de la broche, plus la zone de la boucle haute fréquence est petite et plus le rayonnement est faible.


Principe 27: pour les résistances appariées en série à l'extrémité de départ, elles doivent être placées à proximité de leur extrémité de sortie du signal. Raison: la résistance d'appariement en série de l'extrémité de départ est conçue pour ajouter l'impédance de sortie et l'impédance de résistance en série de l'extrémité de sortie de la puce à l'impédance caractéristique de la piste. La résistance correspondante est placée à l'extrémité et ne peut pas satisfaire à l'équation ci - dessus.


Principle 28:Circuits imprimés Les traces ne doivent pas avoir de traces rectangulaires ou pointues. Reason: Right-angled wiring leads to discontinuity in impedance, Cela provoque la transmission du signal, resulting in ringing or overshoot and strong EMI radiation.


Principe 29: éviter autant que possible le réglage des couches des couches de câblage adjacentes. Quand c'est inévitable, try to make the traces in the two wiring layers perpendicular to each other or the length of parallel traces is less than 1000mil. Cause: pour réduire les échanges entre traces parallèles.


Principe 30: si la carte de circuit a une couche interne de câblage du signal, le câblage du signal clé, comme l'horloge, doit être placé à l'intérieur (couche de câblage préférée). Cause: le déploiement de signaux critiques dans la couche de câblage interne peut servir de bouclier.


Principe 31: il est recommandé de couvrir les fils au sol des deux côtés de la ligne d'horloge. Les fils de mise à la terre doivent être mis à la terre tous les 3000mils. Cause: Assurez - vous que le potentiel électrique de tous les points du fil de terre encapsulé est égal.


Principle 32: Key signal traces such as clocks, Bus, and radio frequency lines and other parallel traces on the same layer should meet the 3W principle. Cause: pour éviter les échanges entre les signaux.


Principle 33: The pads of surface mount fuses, Perles magnétiques, inductors, Les condensateurs de tantale utilisés pour l'alimentation en courant 1a ne doivent pas avoir moins de deux trous de travers reliés à la couche plane.. Reason: Reduce the equivalent impedance of the via.


Principe 34: les lignes de signalisation différentielles doivent être sur la même couche, de longueur égale et fonctionner en parallèle, avec une impédance uniforme, sans autre câblage entre les lignes différentielles. Cause: Assurez - vous que l'impédance en mode commun de la paire différentielle est égale afin d'améliorer sa capacité anti - interférence.


Principe 35: les traces de signaux critiques ne doivent pas passer par les cloisons (y compris les dégagements du plan de référence causés par les trous de travers et les tampons). Cause: le câblage à travers la cloison augmente la surface de la boucle de signal.


Principe 36: lorsqu'il est inévitable de diviser la ligne de signal à travers son plan de retour, il est recommandé d'utiliser la méthode du condensateur de pont près de la Division de la portée du signal. La valeur du condensateur est de 1nf. Cause: lorsque la portée du signal est divisée, la surface de la boucle augmente généralement. Le mode de mise à la terre du pont est réglé manuellement dans le circuit de signalisation.


Principe 37: il ne doit pas y avoir d'autres traces de signal non pertinentes sous le filtre (circuit filtre) sur la carte. Cause: la capacité distribuée affaiblit l'effet de filtrage du filtre.


Principe 38: les lignes de signal d'entrée et de sortie du filtre (circuit du filtre) ne doivent pas être parallèles ou croisées. Cause: éviter le couplage direct du bruit entre les traces avant et après le filtrage.


Principe 39: la distance entre la ligne de signalisation critique et le bord du plan de référence est de - 3H (H est la hauteur de la ligne par rapport au plan de référence). Cause: inhibe l'effet de rayonnement de bord.


Principe 40: pour les éléments de mise à la terre de l'enceinte métallique, le cuivre de mise à la terre doit être posé sur la couche supérieure de la zone projetée. Cause: la capacité distribuée entre le boîtier métallique et le cuivre mis à la terre est utilisée pour limiter le rayonnement externe et améliorer l'immunité.


Principe 41 Une seule coucheboards or double-layer boards, Attention à la conception de la zone de boucle minimale lors du câblage. Reason: The smaller the loop area, Plus le rayonnement externe de la boucle est faible, and the stronger the anti-interference ability.


Principe 42: lorsque le nombre de couches de la ligne de signalisation (en particulier de la ligne de signalisation critique) est modifié, le trou de mise à la terre doit être conçu près du trou de passage lorsque le nombre de couches est modifié. Cause: la zone de la boucle de signal peut être réduite.


Principe 43: ligne d'horloge, bus, ligne de radiofréquence, etc.: tenir la ligne de signal fortement rayonnée loin de l'interface et de la ligne de signal de sortie. Cause: éviter l'interférence des lignes de signal fortement rayonnées du couplage aux lignes de signal de sortie et au rayonnement sortant.


Principe 44: garder les lignes de signal sensibles telles que les lignes de signal de Réinitialisation, les lignes de signal de sélection de puces et les signaux de commande du système loin des lignes de signal de sortie de l'interface. Cause: l'interface de sortie de la ligne de signal provoque souvent des interférences externes, ce qui entraîne une défaillance du système lorsqu'elle est couplée à une ligne de signal sensible.


Principe 45: dans les panneaux simples et doubles, le câblage du condensateur filtrant doit d'abord être filtré par le condensateur filtrant, puis relié aux broches de l'équipement. Cause: la tension d'alimentation est filtrée avant d'alimenter l'IC, et le bruit que l'IC transmet à l'alimentation est également filtré par le condensateur.


Principe 46: dans les panneaux simples ou doubles, si le cordon d'alimentation est long, des condensateurs de découplage doivent être ajoutés au sol tous les 3000mils et la valeur du condensateur doit être de 10uf + 1000pf. Cause: filtrer le bruit à haute fréquence sur la ligne électrique.


Principe 47: le fil de mise à la terre et le fil d'alimentation du condensateur filtrant doivent être aussi épais et courts que possible. Cause: l'inductance de série équivalente réduira la fréquence de résonance du condensateur et affaiblira son effet de filtrage à haute fréquence.