PCB技術 - 多層基板設計におけるEMIの解決法

多層におけるEMIの解決法 PCB設計
EMI問題を解決する多くの方法があります. 最近のEMI抑制法を含む：EMI抑制被覆の使用, 適切なEMI抑制部品の選択, EMIシミュレーション設計. 最も基本から始まる PCBレイアウト, 本稿では、その役割と設計手法について論じる PCB EMI放射制御における層状積層.

電源バス

ICの電源ピン付近に適切な容量のコンデンサを適切に配置することで、IC出力電圧ホッピングの変更を速くすることができる。しかし, その問題はここでは終わらない. コンデンサの限られた周波数レスポンスのため, コンデンサは、全周波数帯域においてIC出力をきれいに駆動するのに必要な高調波電力を生成することができない. 加えて, パワーバス上に形成された過渡電圧は、デカップリング経路のインダクタンスを横切って電圧降下を形成する, そして、これらの過渡電圧は、主共通モードEMI干渉源である. これらの問題をどう解決するか?

私たちの回路基板上のICは, IC周辺のパワー層は、優れた高周波コンデンサとして考えられる, これは、クリーンな出力のために高周波エネルギーを提供するディスクリートキャパシタによってリークされたエネルギーの一部を集めることができる. 加えて, 良好な電力層のインダクタンスは小さいはずである, したがって、インダクタンスによって合成された過渡信号も小さい, これにより、コモンモードEMI.

もちろん, パワー層とICパワーピンとの接続は、できるだけ短くなければならない, デジタル信号の立ち上がりエッジが速くなっているので, そして、ICパワーピンがあるパッドに直接それを接続することは、最高です. これは別途議論する必要がある.

コモンモードを制御するには, パワープレーンはデカップリングを助け、十分に低いインダクタンスを持たなければならない. このパワープレーンは、パワープレーンのよく設計されたペアでなければなりません. 誰かが, どのように良い良い? この問題に対する答えは、電力供給の階層化に依存する, 層の間の材料, および動作周波数（すなわちIC立ち上がり時間の関数）を含む。一般に, パワー層の間隔は600万である, そして、中間層はFR 4材料である, 平方インチあたりのパワー層の等価キャパシタンスは約75 pFである. 明らかに, 層間隔が小さい, 容量が大きい.

100〜300 psの立ち上がり時間を持つ多くのデバイスはない, しかし、現在のIC開発速度, 100～300 psの範囲の立ち上がり時間を有するデバイスは、高い割合を占める. 立ち上がり時間が100〜300 psの回路について, 3 mil層間隔は、ほとんどのアプリケーションにはもはや適しません. その時, 1ミル未満の層間隔での積層技術を使用する必要があった, そして、FR 4誘電材料を高い誘電率で材料に交換すること. 現在, セラミックとセラミックプラスチックは100〜300 psの立ち上がり時間回路の設計要件を満たすことができる.

新しい材料と新しい方法が将来使用されるかもしれませんが, 今日のために、La, 3～6ミルの層間隔とFR 4誘電体材料, 通常、ハイエンド高調波を処理し、過渡信号を十分低くすることができる, 即ち, コモンモードEMIは、非常に低い. The PCB この記事で与えられた積層スタッキングの例は、3〜.

でんじしゃへい

信号軌跡の角度から見ると、良いレイヤリング戦略は、1.つまたは複数の層にすべての信号トレースを置くことです, そして、これらの層はパワー層または接地層の隣にある. 電源用, 電力層が接地層に隣接しており、電力層と接地層との間の距離は、できるだけ小さい層である. これは、我々が「階層化」戦略と呼ぶものです.

PCBスタック

EMIの遮断と抑制に役立つスタック戦略とは？次の積層スタッキングスキームは、電源電流が単一層に流れると仮定する, そして、単一の電圧または多重電圧は、同じレイヤーの異なる部分において、分配される. 複数のパワー層の場合については後述する.

4層PCBボード

4いくつかの潜在的な問題がある層 取締役会設計。まず第一に, 厚さ62ミリメートルの伝統的な4.層板, 信号層が外側の層にあるとしても, そして、パワー層とグランド層は、内側の層にある, 電力層と接地層との間の距離は、まだ大きすぎる.

コスト要件が最初であるならば, 次の2つの伝統的な4層プリント配線板ボード 代替案。EMI抑制の性能を改善することができる, しかし、これらはプレート上の素子密度が十分に低く、素子の周囲に十分な面積（必要な電源銅層を配置する）がある用途にのみ適用されます。

第一は好ましい解決策である. の外側の層 PCB 接地層, そして、中間の2層は信号です/パワーレイヤー. 信号層上の電源は、広い線でルーティングされる, これは、電源電流の経路インピーダンスを低くすることができる, また、信号マイクロストリップパスのインピーダンスも低い. EMI制御の展望から, これは最高の4層です PCB 利用可能な構造. 第二段階で, 外層はパワーとグラウンドを使用する, そして、中間の2つの層は、信号を使います. 従来の4層ボードと比較して, 改善は小さい, そして、層間インピーダンスは、従来の4層と同じくらい貧弱である PCBボード.

トレースインピーダンスを制御する場合, 上記のスタッキングスキームは、パワー及びグラウンド銅アイランドの下でトレースを配置するのに非常に慎重でなければならない. 加えて, 電源または接地層上の銅アイランドは、DCおよび低周波数接続性を確保するために、できるだけ相互接続されるべきである.