Новости PCB - проектирование PCB на основе электромагнитной совместимости

0 Preface

PCB iS the abbreviation for Printed Circuit Board in English. Generally, рисунок проводимости по печатным схемам, printed components or a combination of both on insulating materials according to a predetermined design are called printed circuits. электропроводность, дающая электрическое соединение между элементами на изоляционной плите, называется печатной схемой. такой, the printed circuit or the finished board of the printed circuit is called a printed circuit board, печатная плата или печатная плата. панель PCB is inseparable from almost all electronic equipment we can see, электронные часы, calculators, универсальная вычислительная машина, to computers, электронное устройство связи, aviation, воздушно - космический, military weapon systems, только есть такие электронные элементы, как интегральная схема. Devices and their electrical interconnection all use PCB, Его свойства непосредственно связаны с качеством электронного оборудования. With the rapid development of electronic technology, электронная продукция становится все, high-sensitivity, высокая плотность. This trend has led to serious electromagnetic compatibility (EMC) and electromagnetic interference problems in PCB circuit board design. Electromagnetic compatibility design has become Technical problems to be solved urgently in PCB design.

электромагнитная совместимость

электромагнитная совместимость (Electro - Magnetic Compatibility, именуемая далее EMC) представляет собой новую комплексную дисциплину, в рамках которой изучаются вопросы электромагнитных помех и помехоустойчивости. электромагнитная совместимость означает, что электронное оборудование или система, при определенном уровне электромагнитной среды, не снижают эксплуатационные показатели из - за электромагнитных помех и что они производят электромагнитное излучение, не превышающее пороговых уровней, и не влияют на нормальное функционирование других систем. осуществлять надежное взаимодействие между оборудованием, оборудованием, системами и системами. электромагнитные помехи (EMI) вызваны источником электромагнитных помех, передающим энергию через каналы связи в чувствительные системы. Он состоит из трех основных форм: проводимость по проводам и общественным линиям земли, а также проводимость с помощью космической радиации или связи с ближним полем. Практика показывает, что даже правильное проектирование схем и неправильное проектирование печатных плат негативно сказывается на надежности электронного оборудования. Поэтому обеспечение электромагнитной совместимости печатных плат является ключом к проектированию всей системы.

1.1 электромагнитные помехи (EMI)

When an EMI problem occurs, Он должен быть описан тремя элементами: источник помех, the propagation path and the receiver.

Поэтому, если мы хотим уменьшить электромагнитные помехи, мы должны рассмотреть возможность их устранения. Ниже мы обсудим главным образом технологии монтажа печатных плат.

техника монтажа печатных плат

Good printed circuit board (PCB) wiring is a very important factor in electromagnetic compatibility.

2.1 основные характеристики PCB

PCB состоит из ряда слоистых, тканевых и предварительно пропитанных покрытий на вертикальной основе. в многоярусном PCB конструкторы будут устанавливать сигнальные линии в самом начале, чтобы облегчить отладку.

The wiring on the PCB has impedance, ёмкостная и индуктивная характеристика.

сопротивление: сопротивление провода определяется весом меди и площадью поперечного сечения. например, удельное сопротивление в унции меди составляет 0,49 мкм. емкость: емкость линии определяется изолятором (EoER), диапазоном тока (A) и расстоянием линий (h). Как указано в уравнении C = EoEra / h, Eo является диэлектрической проницаемостью свободного пространства (8,854 pF / m), а Er - относительной диэлектрической проницаемостью основной пластины PCB (4,7 из FR4).

индуктивность: индуктивность проводов равномерно распределена по проводам примерно на 1 н / м.

For 1 ounce copper wire, н.D. In the case of 25 мм (10 mil) thick FR4 rolling, the 0.5 mm (20 mil) wide and 20 mm (800 mil) long wire above the ground layer can produce 9.8метровый импеданс, 20 nH The inductance and the coupling capacitance of 1.66 фунтов на квадратный фут с землей. сравнить вышеуказанные значения с паразитным эффектом компонентов, these are negligible, Но совокупность всех проводов может превзойти паразитный эффект. поэтому, the designer must take this into consideration. Общее руководство по прокладке PCB:

1) Увеличение расстояния между дорожками регистрации и уменьшение последовательности конденсаторных соединений;

(2) Lay the power line and the ground line in parallel to optimize the PCB capacitance;

3) изолировать чувствительные высокочастотные линии от линий электропитания с высоким шумом;

(4) Widen the power line and the ground line to reduce the impedance of the power line and the ground line.

2.2 сектор

сегмент - использование физических сегментов для уменьшения связи между разными типами линий, особенно через линии электропитания и заземления.

Пример 4 различных типов схем с помощью методов деления. на уровне земли нерудные траншеи используются для разделения четырех земных плоскостей. L и C используются в качестве фильтров для каждой части платы. уменьшить связь между уровнем мощности различных схем. Поскольку высокоскоростные цифровые схемы имеют более высокий временный спрос на энергию, их необходимо разместить у входа в систему электропитания. интерфейсные схемы могут нуждаться в электростатическом разряде (ESD) и в переходных подавляющих устройствах или схемах. для L и C предпочтительнее использовать различные значения L и C, а не большие значения L и C, поскольку они могут обеспечивать различные фильтрующие свойства для различных схем.

2.3 развязка между местным питанием и IC

Local decoupling can reduce noise propagation along the mains of the power supply. конденсатор байпаса большой емкости, соединяющийся между входом в сеть и входом PCB, используется в качестве низкочастотного ситуационного фильтра, а также в качестве потенциального накопителя для удовлетворения внезапного спроса на электроэнергию. Кроме того, there should be decoupling capacitors between the power supply and ground of each IC. Эти развязывающие конденсаторы должны быть как можно ближе к выводам. This will help filter out the switching noise of the IC.

2.4 технология приземления

техника приземления применяется в обеих областях многослойный PCBs and одноярусный PCBs. The goal of grounding technology is to minimize ground impedance, Таким образом, уменьшать потенциал контура заземления от цепи к источнику питания.

(1) Ground wire of одноярусный PCB

в одном single-layer (single-sided) PCB, ширина линии должна быть максимально широкой, and should be at least 1.5 mm (60 mil). Потому что Звездная проводка не может быть в одной. одноярусный PCB, изменение ширины шлейфа и заземления должно поддерживаться на минимальном уровне, otherwise it will cause changes in line impedance and inductance.

2) двухслойная горизонталь PCB

In the double-layer (double-sided) PCB, ground grid/цифровая схема с предпочтительным расположением точек. такой способ монтажа может снизить сопротивление заземления, ground loops and signal loops. как в одном одноярусный PCB, the width of the ground and power lines should be at least 1.5 mm. Другая схема состоит в том, чтобы поставить плоскость Земли на одну сторону, линии сигнализации и линии электропитания на другую сторону. In this arrangement, заземляющий контур и сопротивление будут снижаться, and the decoupling capacitor can be placed as close as possible between the IC power supply line and the ground layer.

3) защитное кольцо

The protection ring is a grounding technology that can isolate a noisy environment (such as radio frequency current) outside the ring. This is because no current flows through the protection ring in normal operation.

4) емкость PCB

в многослойная плита, PCB capacitance is generated by a thin insulating layer separating the power supply surface and the ground. на однослойной пластине, the parallel arrangement of the power line and the ground line will also cause this capacitive effect. одно из преимуществ конденсатора PCB заключается в том, что он обладает очень высокой частотной чувствительностью и равномерно распределенной низкой последовательностью индуктивности по всей поверхности или по всей линии. Это соответствует развязывающему конденсатору, равномерно распределенному на платы. не существует отдельного компонента для этой функции.

(5) High-speed circuit and low-speed circuit

высокоскоростная цепь должна быть близко к плоскости земли, а низкоскоростная цепь должна быть близко к плоскости питания.

6) наполнять медью землю

В некоторых моделирующих схемах, the unused circuit board area is covered by a large ground plane to provide shielding and increase decoupling capabilities. But if the copper area is suspended (for example, it is not connected to the ground), Тогда это может привести к электромагнитной совместимости, как антенны..

(7) Ground plane and power plane in многослойный PCB

In a многослойный PCB, it is recommended to place the power plane and the ground plane in adjacent layers as close as possible to generate a large PCB capacitance on the entire board. самый быстрый ключевой сигнал должен быть ближе к плоскости земли, and non-critical signals should be placed close to the power plane.

8) требования в отношении мощности

когда цепь нуждается в нескольких источниках питания, use grounding to separate each power supply. но невозможно заземлить сразу несколько точек в одно и то же время одноярусный PCB. решение состоит в том, чтобы отделить линию электропитания и заземление от других линий электропитания и заземления. This also helps to avoid noise coupling between power supplies.

Заключительные замечания

различные методы и технологии, описанные в настоящем документе, помогают улучшить характеристики EMC PCB. Of course, Это всего лишь часть конструкции EMC. Usually, отраженный шум, шумы излучения, and interference caused by other process technical issues must be considered. В настоящем проекте, according to the target requirements and design conditions of the design, при проектировании панелей PCB с хорошими характеристиками EMC следует принимать разумные меры против электромагнитных помех.