Rancangan Elektronik - PCB mengendalikan masalah desain bas kuasa dan pengendalian PCB

1.PCB menangani masalah desain bas kuasa

Terdapat kondensator yang sesuai dekat pin bekalan kuasa IC, dan tekanan output ic boleh melompat dengan cepat. Namun, masalah tidak akan berhenti di sini. Kerana kondensator adalah karakteristik balas frekuensi tertentu, kondensator tidak boleh menghasilkan kuasa harmonik yang diperlukan untuk memandu dengan bersih output IC-band penuh. Selain itu, tekanan sementara yang menghasilkan pada bas kuasa membentuk titik tekanan di laluan pemisahan, yang merupakan penyebab utama gangguan EMI-mod umum. Bagaimana masalah ini boleh diselesaikan?

Berbanding dengan papan sirkuit pada IC, lapisan kuasa IC periferal dianggap sebagai kondensator frekuensi tinggi yang baik untuk mengembalikan sebahagian tenaga yang bocor dari kondensator diskret ke tenaga frekuensi tinggi yang disediakan oleh output bersih. Lagipun, kerana induktan lapisan kuasa yang baik adalah kecil dan induktan isyarat transient yang disintesis juga kecil, mod umum EMI dikurangi.

Sudah tentu, kabel lapisan kuasa ke pin kuasa IC adalah meningkat lebih cepat bagi isyarat digital, kerana lebih baik untuk disambung secara langsung ke bentangan pin kuasa IC pad, perlu untuk menggambarkan secara terpisah, secepat mungkin anda mesti.

Untuk mengawal EMI-mod umum, ia adalah lapisan kuasa yang mengasingkan yang mesti mempunyai induktan yang cukup rendah untuk berguna, dan ia mesti direka dengan sesuai sebagai lapisan kuasa dan pasang. Seseorang mungkin bertanya, betapa baik? Jawapan kepada soalan bergantung pada struktur hierarkis bekalan kuasa, bahan antara lapisan dan frekuensi operasi (fungsi masa naik IC). Secara umum, ruang lapisan kuasa ialah 6 mils, interlayer ialah bahan FR4, dan kapasitasi yang sama per inci kuasa dua aras kuasa ialah sekitar 75 pF. Jelas, ruang lapisan yang lebih kecil adalah kapasitasi yang lebih besar.

Masa naik 300PS 100 peranti ini tidak banyak. Menurut kelajuan pembangunan semasa IC, masa naik dalam julat 100~300PS menguasai proporsi yang tinggi. Gelang dengan masa naik 100 hingga 300 ps tidak akan memaksa selang 3 juta untuk kebanyakan aplikasi. Pada masa ini, jarak antara lapisan kurang dari 1 mil telah berlalu, dan perlu menggunakan bahan konstan dielektrik tinggi untuk menggantikan bahan dielektrik FR4. Sekarang, keramik dan plastik keramik boleh memenuhi keperluan desain 100 ps dan 300 ps sirkuit masa naik.

Material dan kaedah baru, tetapi adalah subjek untuk penggunaan masa depan, digunakan dari selang-hari tunggal biasa dan bahan dielektrik FR4 6mil 3 sirkuit masa naik ialah 3ns, sering harmonik pemprosesan tinggi dan membuat isyarat sementara cukup rendah, yang Mod umum EMI mungkin jatuh sangat rendah. Dalam artikel ini, contoh reka rakaman PCB menganggap lapisan tertinggi 3 hingga 6 mils.

2.Masalah dengan papan salinan PCB

Ada beberapa masalah potensi dengan rancangan papan 4 lapisan. Pertama-tama, tebal papan lapisan tradisional 62mil boleh julat dari lapisan isyarat ke lapisan luar. Di dalam, lapisan kuasa dan lapisan tanah antara lapisan kuasa dan lapisan tanah masih terlalu besar.

Jika anda mempertimbangkan keperluan kos dahulu, sila mempertimbangkan dua pilihan papan 4 lapisan tradisional berikut. Dua penyelesaian ini boleh meningkatkan prestasi penghalang EMI, tetapi hanya sesuai untuk aplikasi dengan ketepatan komponen kapal yang cukup rendah dan kawasan yang cukup sekitar komponen (di mana penutup kuasa diperlukan ditemui).

Jika dua lapisan kuasa sumber tegangan yang sama memerlukan arus output besar, papan sirkuit mesti dirancang menjadi dua set kuasa dan lapisan tanah. Dalam kes ini, lapisan yang mengisolasi diberikan antara setiap pasangan kuasa dan lapisan tanah. Ini memberikan kita dua pasangan bas kuasa impedance yang sama seperti kita. Jika tumpukan lapisan kuasa menyebabkan impedance tidak sama, shunt tidak seragam, tekanan sementara jauh lebih besar dan EMI meningkat dengan tajam.

Ingat bahawa setiap pasangan pesawat kuasa dan tanah akan dicipta untuk sumber kuasa yang berbeza, kerana jika papan mempunyai tekanan bekalan kuasa berbeza berbilang, pesawat kuasa berbilang diperlukan. Dalam kedua-dua kes, apabila menentukan lokasi pesawat kuasa dan tanah papan sirkuit, keperluan penghasil untuk struktur yang seimbang mesti diingat.

Kebanyakan jurutera merancang papan sirkuit 62 juta. Tiada lubang buta atau lubang terbenam pada papan sirkuit cetak tradisional, jadi perbincangan mengenai hierarki papan sirkuit dan tumpukan terhadap ini. Jika tebal papan sirkuit terlalu besar, skema lapisan yang diusulkan mungkin tidak ideal. Selain itu, langkah pemprosesan papan sirkuit dengan lubang buta dan lubang terkubur berbeza, dan kaedah laminasi artikel ini tidak boleh dilaksanakan.

Ketebusan, melalui lubang dan bilangan lapisan dalam desain papan sirkuit bukanlah kunci untuk menyelesaikan masalah. Pastikan bypass dan pemisahan bas kuasa, minimumkan tenaga sementara lapisan kuasa dan lapisan tanah, dan melindungi dunia adalah kunci untuk tumpukan kualiti tinggi. Idealnya, terdapat lapisan mengisolasi antara lapisan garis isyarat dan lapisan tanah kembalinya, dan ruang (atau satu atau lebih) lapisan yang sepadan seharusnya sebanyak mungkin. Berdasarkan konsep dan prinsip asas ini, kita sentiasa boleh merancang papan sirkuit yang memenuhi keperluan merancang. Kerana masa naik IC sudah sangat pendek, untuk menyelesaikan masalah perlindungan EMI, teknik yang diterangkan dalam artikel ini diperlukan.