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PCBA技術

PCBA技術 - EMCのPCB設計技術を階層化、レイアウト、配線などの面から詳細に述べた

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PCBA技術 - EMCのPCB設計技術を階層化、レイアウト、配線などの面から詳細に述べた

EMCのPCB設計技術を階層化、レイアウト、配線などの面から詳細に述べた

2021-11-07
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Author:Downs

素子の選択と回路設計に加えて、良好なプリント基板(PCB)設計も電磁互換性の非常に重要な要素である。PCB電磁互換性設計の鍵は、できるだけ還流面積を減らし、還流経路を設計方向に流すことである。リフローの一般的な問題は、基準平面内のクラック、基準平面層のオフセット、およびコネクタを流れる信号に起因します。接合またはデカップリングキャパシタはいくつかの問題を解決することができますが、キャパシタ、穴、パッド、配線の全体的なインピーダンスを考慮しなければなりません。この講座では、PCB階層化戦略、レイアウト技術、配線規則の3つの側面からEMCのPCB設計技術を紹介します。

回路基板

PCB階層戦略

基板設計において、基板の厚さ、穿孔プロセス、層数は問題を解決する鍵ではない

m.良好な階層化は電源母線のバイパスとデカップリングを保証する鍵であり、電源層または接地層に一時電圧を作用させることであり、電源電磁場の影響を受けない遮蔽信号の鍵である。信号ルーティングについては、電源層または接地層に隣接するすべての信号ルーティングを1つ以上の層に配置することが良い階層化戦略である。電源については、電源層と接地層が隣接しており、電源層と接地層との間の距離はできるだけ小さくしておく必要があります。これが私たちが言っている「階層化」戦略です。PCB階層化戦略についてさらに議論してみましょう。

1.配線層の投影面は、そのリフロー平面層領域内にあるべきである。配線層がその還流平面層の地上投影領域内にない場合、配線時に投影領域外に信号線があり、「エッジ放射」の問題を引き起こす。また、信号ループ面積の増加をもたらし、差動モード放射の増加を招くこともあります。

2.隣接する配線層の設置をできるだけ避ける。隣接配線層上の並列信号経路は信号クロストークを引き起こすため、隣接配線層を避けることができない場合は、2つの配線層間の間隔を適切に増やし、配線層と信号ループ間の間隔を小さくしなければならない。

3.隣接平面層の投影平面の重複を避けるべきである。投影が重なると、層間の結合容量が層間のノイズ結合を引き起こすからである。

多層板の設計:

クロック周波数が5 MHzを超えていたり、信号立ち上がり時間が5 ns未満の場合、信号ループ面積を良好に制御するためには、通常、多層設計が必要です。多層板の設計では、次の原則に注意してください。

1.キー配線層(クロックケーブル、バスケーブル、インタフェース信号ケーブル、無線周波数ケーブル、リセット信号ケーブル、チップ選択信号ケーブル及び各種制御信号ケーブルが位置する層)は完全な接地平面に隣接し、好ましくは2つの平面の間にあるべきである。重要な信号線は通常、強い放射線または極めて敏感な信号線である。接地面に近い配線は信号ループ面積を減少させ、放射強度を低下させたり、干渉防止能力を高めたりすることができる。

また、単板主動作電源平面(広く使用されている電源平面)は、電源電流のループ面積を効果的に減らすために、その接地平面に隣接している必要があります。

3.プレートの上部と下部に50 MHzの信号ケーブルがあるかどうかを確認します。そうであれば、高周波信号は2つの平面層の間に配置され、宇宙への放射を抑制する。

単板と二板設計:

単層パネルと2層パネルの場合は、キー信号ケーブルと電源ケーブルの設計に注意してください。電源電流回路の面積を減らすためには、接地ケーブルを電源の近くに取り付け、電源と平行にしなければなりません。

「ガイドアース」は、図4に示すように、単層板のキー信号ケーブルの両側に配置されている必要があります。二重板の重要な信号線投影平面に大面積の地面を敷設するか、単層板と同じ処理方法を採用し、「誘導地線」を設計しなければならない。キー信号線の両側にある「保護接地ケーブル」は、信号ループ面積を減らす一方で、信号線と他の信号線とのクロストークを防ぐことができる。

通常、PCBボードの階層は次の表に従って設計することができます。

PCBレイアウトのヒント

PCBレイアウト設計は信号の流れに沿って直線的に配置する設計原則に完全に従い、できるだけ迂回を避けるべきである。このようにして、信号の直接結合を回避することができ、信号の品質に影響を与えることができる。また、回路と電子部品との干渉と結合を防止するために、回路の配置と部品のレイアウトは以下の原則に適合しなければならない。

1.プレートに「クリーンフロア」インタフェースが設計されている場合、フィルタと隔離装置は「クリーンフロア」と作業床の間の分離帯に配置されている必要があります。これにより、フィルタまたは分離装置が平面層を介して相互に結合することを防止し、効果を弱めることができる。また、フィルタや保護装置のほか、「清潔な床」に他の装置を置いてはならない。

2.複数のモジュール回路が同じPCB上に配置されている場合、デジタル回路、アナログ回路、高速回路、低速回路は、デジタル回路、アナログ回路、低速回路、高速回路間の相互干渉を回避するために別々に配置されなければならない。また、回路基板上に高、中、低速回路が同時にある場合は、高周波回路ノイズがインタフェースを介して放射されないように、図7のレイアウト原則に従う必要があります。

3.回路基板電源入力のフィルタ回路は、フィルタ回路の再結合を回避するために、インタフェースに近接して配置されるべきである。

4. The filtering, protection and isolation devices of the interface circuit are placed close to the interface, as shown in FIG. 9, which can effectively realize the effects of protection, filtering and isolation. If the interface has both filtering and protection circuits, the principle of protection before filtering should be followed. Because the guard circuit is used for external overvoltage and overcurrent suppression, if the guard circuit is placed behind the filter circuit, the filter circuit will be damaged by overvoltage and overcurrent. In addition, because the coupling of input and output lines of the circuit weakens the filtering, isolation, or protection effect, the layout should ensure that the input and output lines of the filter circuit (filter), isolation, and protection circuit are not coupled with each other.

5.感受性回路または装置(リセット回路など)は、ボードのエッジから少なくとも1000 mm、特にエッジ

のインタフェース側です。

6.大電流回路のループ面積を減らすために、蓄電容量と高周波フィルタコンデンサは、電源モジュール、ファン、リレーの入出力端子など、電流変化の大きいセル回路または装置の近くに配置しなければならない。

7.フィルタは、フィルタ回路が再び干渉されるのを防ぐために並列に配置されなければならない。

8、結晶、結晶発振器、リレー、スイッチング電源などの強い放射線を有する設備は、プレート上のインターフェースコネクタと少なくとも1000 mlの距離を保つべきである。このようにして、干渉は直接外部に放射することができ、あるいは電流は出力ケーブルに結合して外部に放射することができる。