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PCBボード設計における電磁問題を避けるための7つの助言
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PCBボード設計における電磁問題を避けるための7つの助言

PCBボード設計における電磁問題を避けるための7つの助言

2022-08-10
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Author:pcb

電磁的な互換性と関連する電磁干渉は、歴史的に彼らの目を剥がしておくシステム設計技師を必要としました, 特に縮小の今日の世界で PCBボード 設計と部品包装とOEM高速化システムを要求するPCBレイアウトと設計技術者のための頭痛. EMCは世代と密接に関連している, 伝播, 電磁エネルギーの受信, そして、EMCは2007年に予想されません PCBボード デザイン. 電磁エネルギーは、一緒に混合される複数の源から来ます, したがって、特別な注意は、異なる回路が, 跡, ヴィアス, and PCBボード 材料は共に働く, 様々な信号は互換性があり、互いに干渉しない. 恵美, 一方で, EMCまたは不要な電磁エネルギーによって生み出される破壊的影響. この電磁環境で, PCBボード 設計者は、干渉が最小になるように、電磁エネルギーの発生を低減することを保証しなければならない.

PCBボード

ここでは7のヒントは、電磁波問題を避けるためです PCBボード デザイン

tip 1 : PCBを接地する

EMIを減らす重要な方法は、PCBボードのグランドプレーンを設計することである。第1のステップは、PCBボードの全面積内の接地面積をできるだけ大きくすることであり、これはエミッション、クロストーク及びノイズを低減することができる。特に、各構成要素を接地点または平面に接続する場合、特に注意しなければならない。特に複雑なPCBボード設計は、いくつかの安定した電圧を有する。理想的には、各基準電圧は、それ自身の対応する接地面を有する。しかし、グラウンドプレーンが多すぎると、PCB基板の製造コストが高くなり、価格が高すぎる。妥協点は、3つから5つの異なる場所に接地面を使用することであり、それぞれが複数の接地部分を含むことができる。これは、回路基板の製造コストを制御するだけでなく、EMIおよびEMCも低減する。EMCを小さくしたいなら、低インピーダンス接地システムは重要です。多層PCBでは、低インピーダンスであり、電流経路を提供し、逆信号の良好な供給源であるので、銅バランスブロック又は散乱接地面ではなく、固体接地面を有することが好ましい。多層pcbsにおけるemc問題を解決するためには,銅泥棒や散乱した接地面の代わりに,固体接地面を有することが良い。信号が地面に戻るまでの時間も非常に重要です。信号源との間の信号の時間は匹敵しなければならない。そうでなければ、放射エネルギーがEMIの一部となるアンテナのような現象が発生する。また、信号源に対する電流を流すトレースは、ソースおよび戻りパスが等しい長さでない場合、可能な限り短くなければならない。ソースの出入りのタイミングが同期していない場合は、アンテナ状の現象が発生し、エネルギーを放射し、EMIを起こす。


ヒント2:差別EMI

EMIが異なるので、良好なEMC設計ルールは、アナログ回路とデジタル回路を分離することである。より高い電流または電流を有するアナログ回路は、高速トレースまたはスイッチング信号から遠ざかるべきである。可能であれば、それらは接地された信号で保護されるべきです。多層PCB上では、スイッチまたは高速トレースが他方にある間、アナログトレースは1つのグランドプレーン上でルーティングされるべきである。したがって、異なる特性の信号が分離される。周囲のトレースと結合した高周波ノイズを除去するために、ローパスフィルタを使用することができる。フィルタは、ノイズを抑制し、安定した電流を返す。接地信号をアナログ信号とデジタル信号に分離することが重要である。アナログ回路とデジタル回路は独自の特徴を持つため、分離することが重要である。デジタル信号はデジタルグラウンドを有し、アナログ信号はアナロググラウンドで終了する。ディジタル回路設計では,経験豊富なpcbボードレイアウトと設計技術者は高速信号とクロックに特に注意を払っている。高速では、前述のように、接地面は制御下でクロストーク、ノイズ、放射線を維持するので、信号及びクロックは可能な限り短く、接地面に隣接していなければならない。デジタル信号はまた、電力面から遠ざかるべきである。距離が近い場合、ノイズや誘導を作成することができます。


ヒント3:クロストークとトレースは、焦点です

トレースは、適切な電流の流れを確実にするために特に重要である。電流が発振器または他の同様のデバイスから来ている場合、電流をグランドプレーンから分離しておくか、または別のトレースと並列に電流を流さないようにすることが特に重要である。つの並列高速信号は、EMCとEMI、特にクロストークを発生させる。抵抗経路は短く維持し、帰還電流経路はできるだけ短くしなければならない。戻りパストレースは送信トレースと同じ長さでなければなりません。EMIでは、一つは「侵略者トレース」と呼ばれ、もう一つは「被害者痕跡」です。誘導性および容量性結合は、電磁場の存在のために「犠牲者」トレースに影響を及ぼすことができ、「犠牲者トレース」上で順方向電流と逆電流を引き起こす。この場合、信号の送受信長がほぼ等しい安定した環境でリップルが発生する。安定したトレースをもつバランスのとれた環境では、誘導電流はクロストークを除去するために互いに相殺しなければならない。しかし、そんなことが起こらない不完全な世界に生きている。したがって、我々の目標は、すべての痕跡のクロストークを非常に小さいレベルに保つことでなければなりません。平行トレース間の幅がトレース幅の2倍であれば、クロストークの影響を最小限に抑えることができる。例えば、トレース幅が5ミルである場合、2つの平行なトレースの間の小さい距離は10マイル以上であるべきです。新しい材料と新しいコンポーネントが出現し続けると、PCBボード設計者はまた、電磁両立性および干渉問題に対処し続けなければならない。


チップ4:減結合コンデンサ

デカップリングコンデンサは、クロストークの不要な効果を低減し、低ACインピーダンスを確保し、ノイズおよびクロストークを低減するために、デバイスの電源ピンと接地ピンとの間に配置されるべきである。広い周波数範囲で低インピーダンスを達成するためには、複数のデカップリングコンデンサを使用する必要がある。ボールグリッドアレイの周りのデカップリングコンデンサを使用することによりクロストークが低減される。デカップリングコンデンサを配置するための重要なルールは、トレースに誘導的な影響を低減するために、可能な限り装置の近くに小さな値コンデンサを配置することである。この特定のコンデンサは、デバイスの電源ピンまたはパワートレースに可能な限り近く配置され、コンデンサのパッドを直接ビアまたはグランドプレーンに接続する。トレースが長い場合、接地インピーダンスが低いように複数のバイアを使用する。


ヒント5:90度の角度を避ける

EMIを減少させるために、直角、バイア、および直角が90度の角度を形成する他の構成要素を避けるために、直角が放射を生じる。このコーナーでは、キャパシタンスが増加し、特性インピーダンスが変化し、反射が生じ、それによってEMIが生じる。90°角角を避けるために,トレースは少なくとも2つの45°°角でコーナーに送られるべきである。


ヒント6:注意してビアを使用してください

ほとんどすべてのPCB基板レイアウトでは、ビアは異なる層間の導電性接続を提供するために使用されなければならない。VIAがインダクタンスとキャパシタンスを作るので、PCBレイアウトエンジニアは特に注意する必要があります。場合によっては、ビアがトレースにおいて作られるとき、特性インピーダンスが変化するので、それらも反射を生じる。また、VIAのトレースの長さを増加し、一致する必要があることを心に留めておいてください。差動トレースの場合、可能な限りバイアを避けるべきである。避けられないなら、信号とリターン経路の遅れを補償するために、両方の跡でVIAを使用しなければなりません。


チップ7:ケーブルと物理的な遮蔽

デジタル回路とアナログ電流を運ぶケーブルは多くのEMC関連問題を引き起こす寄生容量とインダクタンスを引き起こす. ツイストペアケーブル, 結合レベルは低く保たれる, 結果として生じる磁場を除く. 高周波信号用, シールドケーブルを使用する必要があります, 両方の前面と背景EMI干渉を排除する. 物理的な遮蔽は、EMIが上の回路に入るのを防ぐために金属パッケージでシステムの全部または一部のカプセル化です PCBボード. このシールドは、囲まれた接地された導電性容器のように作用する, アンテナループサイズの縮小とEMI吸収.