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Dati PCB

Dati PCB - Progettazione di cablaggio del bordo PCB multistrato compatibile elettromagnetico

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Dati PCB - Progettazione di cablaggio del bordo PCB multistrato compatibile elettromagnetico

Progettazione di cablaggio del bordo PCB multistrato compatibile elettromagnetico

2022-02-25
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Author:pcb

Nei circuiti stampati, è molto importante considerare la progettazione di compatibilità elettromagnetica (EMC) nella fase di progettazione del circuito. Prendendo ad esempio una scheda a 12 strati, il metodo di stratificazione, le regole di cablaggio, il layout della linea di terra e di alimentazione e la compatibilità elettromagnetica. La compatibilità elettromagnetica è un argomento globale emergente, che studia principalmente le interferenze elettromagnetiche e i problemi anti-interferenza. Compatibilità elettromagnetica significa che, sotto il livello di ambiente elettromagnetico specificato, l'indice di prestazione delle apparecchiature o dei sistemi elettronici non sarà ridotto a causa di interferenze elettromagnetiche e la radiazione elettromagnetica generata da esse stessa non è superiore al livello limite limitato, che non incide sul normale funzionamento di altri sistemi. E per raggiungere lo scopo di non-interferenza tra attrezzature e attrezzature, sistema e sistema, lavoro comune e affidabile. L'interferenza elettromagnetica (EMI) è causata dalla fonte di interferenza elettromagnetica che trasferisce energia al sistema sensibile attraverso il percorso di accoppiamento. Comprende tre forme di base: conduzione da filo e terreno comune, radiazione spaziale o accoppiamento vicino-campo. La pratica ha dimostrato che anche se la progettazione schematica del circuito è corretta e il circuito stampato è progettato in modo improprio, influenzerà negativamente l'affidabilità delle apparecchiature elettroniche. Pertanto, garantire la compatibilità elettromagnetica del circuito stampato è la chiave per l'intero design del sistema. Questo articolo discute principalmente la compatibilità elettromagnetica. Tecnologia e sua applicazione nella progettazione di circuiti stampati multistrato.

circuiti stampati

La scheda PCB è il supporto di componenti e dispositivi del circuito in prodotti elettronici. Fornisce collegamenti elettrici tra componenti e dispositivi del circuito ed è un componente di base di vari dispositivi elettronici. Al giorno d'oggi, circuiti integrati su larga scala e su larga scala sono stati ampiamente utilizzati nelle apparecchiature elettroniche e la densità di montaggio dei componenti sui circuiti stampati sta diventando sempre più elevata e la velocità di trasmissione dei segnali sta diventando sempre più veloce. Anche i problemi EMC stanno diventando sempre più importanti. Le schede PCB sono divise in schede monofacciali (schede monostrato), bifacciali (schede a doppio strato) e schede multistrato. Le schede monofacciali e bifacciali sono generalmente utilizzate per circuiti di cablaggio a bassa e media densità e circuiti a bassa integrazione, e le schede multistrato utilizzano cavi ad alta densità e circuiti ad alta integrazione. Dal punto di vista della compatibilità elettromagnetica, i circuiti monofacciali e bifacciali non sono adatti per i circuiti ad alta velocità e i cavi monofacciali e bifacciali non possono più soddisfare i requisiti dei circuiti ad alte prestazioni e lo sviluppo di circuiti di cablaggio multistrato offre la possibilità di risolvere i problemi di cui sopra. Le applicazioni sono sempre più diffuse.1. Caratteristiche del cablaggio multistratoLa scheda PCB è composta da materiali dielettrici organici e inorganici con una struttura multistrato. La connessione tra gli strati è ottenuta tramite vias e la conduzione del segnale elettrico tra gli strati può essere ottenuta placcando o riempiendo i vias con materiali metallici. Il motivo per cui il cablaggio multistrato è ampiamente usato ha le seguenti caratteristiche:(1) Ci sono uno strato speciale di alimentazione elettrica e uno strato di filo di terra all'interno della scheda multistrato. Lo strato di alimentazione può essere utilizzato come loop di rumore per ridurre le interferenze; Allo stesso tempo, lo strato di alimentazione fornisce anche un loop per tutti i segnali del sistema per eliminare le interferenze comuni di accoppiamento di impedenza. L'impedenza della linea di alimentazione è ridotta, riducendo così l'interferenza di impedenza comune. (2) La scheda multistrato adotta uno strato di terra speciale, che ha un filo di terra speciale per tutte le linee di segnale. Le caratteristiche della linea del segnale: l'impedenza è stabile e facile da abbinare, che riduce la distorsione della forma d'onda causata dalla riflessione; Allo stesso tempo, viene utilizzato un filo di terra speciale. Lo strato di linea aumenta la capacità distribuita tra la linea del segnale e la linea di terra, riducendo il crosstalk,2. Progettazione in laminato dei circuiti stampati 2.1 Regole di cablaggio delle schede PCB L'analisi della compatibilità elettromagnetica dei circuiti stampati può essere basata sulla legge di Kirchhoff e sulla legge di Faraday sull'induzione elettromagnetica. Secondo la legge di Kirchhoff, ogni trasmissione di segnale temporale dalla sorgente al carico deve avere un percorso di impedenza. Le schede PCB con più strati sono spesso utilizzate in sistemi ad alta velocità e ad alte prestazioni, dove più strati sono utilizzati per l'alimentazione a corrente continua (DC) o piani di riferimento a terra. Questi piani sono solitamente piani solidi senza divisioni, poiché ci sono abbastanza strati per essere utilizzati come piani di potenza o di terra, quindi non c'è bisogno di mettere tensioni DC diverse sullo stesso strato. Questo livello servirà da percorso di ritorno corrente per i segnali sulle linee di trasmissione adiacenti ad esse. Creare un percorso di ritorno della corrente a bassa impedenza è un importante obiettivo EMC per questi strati planari. Gli strati del segnale sono distribuiti tra gli strati fisici del piano di riferimento e possono essere stripline simmetriche o stripline asimmetriche. Prendi come esempio una scheda a 12 strati per illustrare la struttura e il layout di una scheda a più strati. La sua struttura gerarchica è T - P - S - P - S - S - P - P - S - P - B, "T" è lo strato superiore, "P" è lo strato piano di riferimento, "S" è lo strato del segnale, "B" è lo strato inferiore. Dal livello superiore al livello inferiore sono il primo, il secondo e il dodicesimo strato. Gli strati superiore e inferiore sono utilizzati come pad per i componenti e i segnali non dovrebbero viaggiare troppo a lungo sugli strati superiore e inferiore per ridurre la radiazione diretta dalle tracce. Le linee di segnale incompatibili dovrebbero essere isolate l'una dall'altra, il cui scopo è quello di evitare interferenze di accoppiamento tra loro. Alta frequenza e bassa frequenza, grande corrente e piccola corrente, linee di segnale digitali e analogiche sono incompatibili. Nel layout dei componenti, i componenti incompatibili dovrebbero essere posizionati in posizioni diverse sulla scheda stampata e il layout delle linee di segnale è ancora necessario. Assicurati di isolarli. Durante la progettazione, prestare attenzione ai seguenti 3 problemi: (1) Determinare quale livello piano di riferimento conterrà più regioni di potenza per diverse tensioni DC. Assumendo più tensioni CC sullo strato 11, questo significa che i progettisti devono tenere i segnali ad alta velocità il più lontano possibile dallo strato 10 e dallo strato inferiore, perché la corrente di ritorno non può scorrere attraverso il piano di riferimento sopra lo strato 10 e sono necessari condensatori di cucitura, 3°, 5, 7 e 9 sono rispettivamente gli strati di segnale per i segnali ad alta velocità. Le tracce di segnali importanti dovrebbero essere instradate in una direzione il più possibile per ottimizzare il numero possibile di canali di traccia sul livello. Le tracce di segnale distribuite su diversi strati dovrebbero essere perpendicolari l'uno all'altro, il che può ridurre l'interferenza di accoppiamento dei campi elettrici e magnetici tra le linee. Il terzo e il settimo strato possono essere impostati come tracce "est-ovest", mentre il quinto e il nono strato possono essere impostati come tracce "est-ovest". Corri verso Nord-Sud. Il livello su cui viene instradata la traccia dipende dalla direzione in cui raggiunge la sua destinazione. (2) Cambiamenti di livello durante l'instradamento dei segnali ad alta velocità e quali livelli diversi sono utilizzati per un instradamento indipendente, per garantire che la corrente di ritorno fluisca da un piano di riferimento al nuovo piano di riferimento necessario. Ciò è per ridurre l'area del ciclo del segnale e ridurre la corrente di modo differenziale ra