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Discussione sulla progettazione di schede PCB e compatibilità elettromagnetica
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Discussione sulla progettazione di schede PCB e compatibilità elettromagnetica

2022-08-15
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Author:pcb

Nel processo di alta velocità Scheda PCB progettazione, La progettazione di compatibilità elettromagnetica è un punto chiave e difficile. Questo articolo discute come ridurre l'interferenza elettromagnetica causata dall'accoppiamento di conduzione e dall'accoppiamento delle radiazioni e migliorare la compatibilità elettromagnetica dagli aspetti della progettazione e del layout dei livello. Molti problemi di affidabilità e stabilità dei prodotti elettronici sono causati dal fallimento della progettazione di compatibilità elettromagnetica. I problemi comuni includono la distorsione del segnale, rumore eccessivo del segnale, segnale instabile durante il lavoro, il sistema è soggetto a crash, il sistema è suscettibile di interferenze ambientali, e la capacità anti-interferenza è scarsa. La progettazione di compatibilità elettromagnetica è una tecnologia abbastanza complessa, dalla progettazione alla conoscenza dell'elettromagnetismo e così via.


Configurazione livello

Gli strati del Scheda PCB include principalmente lo strato di potenza, lo strato di terra e lo strato di segnale, e il numero di livelli è la somma del numero di ogni livello. Nel processo di progettazione, Il primo passo è quello di organizzare e classificare tutte le fonti e i motivi, così come vari segnali, e implementare e progettare sulla base della classificazione. In circostanze normali, diversi alimentatori dovrebbero essere suddivisi in strati diversi, e motivi diversi dovrebbero anche avere corrispondenti piani di terra. Diversi segnali speciali, come segnali ad alta frequenza e clock, devono essere progettati separatamente, e un piano di terra deve essere aggiunto per schermare segnali speciali per migliorare la compatibilità elettromagnetica. Naturalmente, Il costo è anche uno dei fattori da considerare. Nel processo di progettazione, Occorre trovare un punto di equilibrio tra la compatibilità elettromagnetica del sistema e il costo. La prima considerazione nella progettazione del piano di potenza è il tipo e la quantità dell'alimentazione elettrica. Se c'è un solo alimentatore, considerare un unico piano di potenza. In caso di elevati requisiti di potenza, possono anche essere più strati di alimentazione per fornire energia a dispositivi di diversi strati. Se ci sono più alimentatori, si può considerare la progettazione di più strati di alimentazione, oppure è possibile dividere diversi alimentatori nello stesso strato di alimentazione. La premessa della segmentazione è che non c'è crossover tra gli alimentatori, e se c'è crossover, devono essere progettati più strati di alimentazione. La progettazione del numero di livelli di segnale dovrebbe tenere conto delle caratteristiche di tutti i segnali. La stratificazione e la schermatura di segnali speciali sono questioni da considerare limitate. In circostanze normali, il design è inizialmente progettato con il software di progettazione, e poi modificato secondo i dettagli specifici. Sia la densità del segnale che l'integrità speciale del segnale devono essere considerate nella progettazione del livello. Per informazioni particolari, Assicurarsi di progettare uno strato di piano terra come scudo, se necessario. In generale, I disegni monolaterali o bifacciali non sono raccomandati se non sono puramente a costo. Anche se le schede monofacciali e bifacciali sono semplici da elaborare e convenienti, in caso di alta densità del segnale e struttura complessa del segnale, come circuiti digitali ad alta velocità o circuiti ibridi analogico-digitali, poiché non esiste uno strato di riferimento speciale per le tavole monolaterali, L'area aumenta e la radiazione aumenta. A causa della mancanza di schermatura efficace, anche la capacità di anti-inceppamento del sistema è ridotta. Il layout del Scheda PCB layer, dopo la determinazione dei segnali e degli strati, anche il layout di ogni strato deve essere progettato scientificamente.


Il design del layout dello strato medio della progettazione della scheda PCB segue i seguenti principi:

1) Posizionare il piano di potenza adiacente al piano di terra corrispondente. Lo scopo di questo progetto è quello di formare un condensatore di accoppiamento e lavorare insieme con il condensatore di disaccoppiamento sul PCB per ridurre l'impedenza del piano di potenza e ottenere un effetto filtrante più ampio.

2) La scelta dello strato di riferimento è molto importante. In teoria, sia lo strato di potenza che il piano di terra possono essere utilizzati come strato di riferimento, ma il piano di terra può generalmente essere messo a terra, in modo che l'effetto schermante è molto migliore di quello del piano di potenza. Pertanto, in generale, il piano di terra è preferito come strato di riferimento. piano di riferimento.

3) I segnali chiave di due strati adiacenti non possono attraversare la partizione. Altrimenti, si formerà un grande anello di segnale, con conseguente forte radiazione e accoppiamento.

4) Per mantenere l'integrità del piano di terra, non possono essere fatte tracce sul piano di terra. Se la densità della linea del segnale è troppo grande, è possibile prendere in considerazione l'instradamento al bordo del piano di potenza.

5) Lo strato di terra è progettato sotto il segnale ad alta velocità, il segnale pilota, il segnale ad alta frequenza e altri segnali chiave, in modo che il percorso del ciclo di segnale sia il più breve e la radiazione sia il più piccolo.

6) Come trattare con la radiazione dell'alimentazione elettrica e l'interferenza per l'intero sistema deve essere considerato nel processo di progettazione del circuito ad alta velocità. In generale, l'area del piano di potenza dovrebbe essere più piccola dell'area del piano di terra, in modo che il piano di terra possa schermare l'alimentazione elettrica. Generalmente, il piano di potenza deve essere indentato di 2 volte lo spessore dielettrico del piano di terra. Se si desidera ridurre l'indentazione del piano di potenza, è necessario rendere lo spessore del dielettrico il più piccolo possibile.


Principi generali da seguire nella progettazione del layout dei pannelli stampati multistrato:

1) Il piano del piano di potenza dovrebbe essere vicino al piano di terra e progettato sotto il piano di terra.

2) Lo strato di cablaggio dovrebbe essere progettato per essere adiacente all'intero piano metallico.

3) Il segnale digitale e il segnale analogico dovrebbero avere un disegno di isolamento. Prima di tutto, è necessario evitare che il segnale digitale e il segnale analogico siano sullo stesso livello. Se non può essere evitato, il segnale analogico e il segnale digitale possono essere instradati in aree diverse e l'area del segnale analogico e l'area del segnale analogico possono essere separati da slot e altri metodi. Isolamento dell'area del segnale digitale. Lo stesso vale per gli alimentatori analogici e gli alimentatori digitali. Soprattutto la potenza digitale, le radiazioni sono molto grandi, devono essere isolate e schermate.

4) Le linee stampate nello strato centrale formano una guida d'onda planare e lo strato superficiale forma una linea microtrip e le caratteristiche di trasmissione dei due sono diverse.

5) I circuiti dell'orologio e i circuiti ad alta frequenza sono le principali fonti di interferenza e radiazione e devono essere disposti separatamente e lontano dai circuiti sensibili.

6) La corrente randagio e la corrente di radiazione ad alta frequenza contenuta in diversi strati sono diversi e non possono essere trattati allo stesso modo durante il cablaggio.

La compatibilità elettromagnetica del Scheda PCB può essere notevolmente migliorato dal numero di livelli di progettazione e dal layout dei livelli. Il numero di strati di progettazione considera principalmente lo strato di potenza e lo strato di terra, segnali ad alta frequenza, segnali speciali, e segnali sensibili. Layer layout considera principalmente vari accoppiamenti, layout della linea di terra e dell'alimentazione elettrica, layout dell'orologio e del segnale ad alta velocità, Segnale analogico e disposizione delle informazioni digitali.