EMC-соображения при проектировании печатных плат для распространенных схем

2026-07-04

I. Расположение устройства

В процессе проектирования PCB, с точки зрения EMC, сначала необходимо учитывать три основных фактора: количество входных / выходных выводов, плотность устройства и энергопотребление. Одно практическое правило заключается в том, что компоненты пластины занимают 20% площади базовой пластины и имеют рассеянную мощность не более 2 Вт на квадратный дюйм.

При компоновке устройства, в принципе, взаимосвязанные устройства должны быть как можно ближе, цифровые схемы, аналоговые схемы и схемы питания должны быть размещены отдельно, высокочастотные схемы должны быть отделены от низкочастотных. Устройства, подверженные шуму, схемы малого тока, схемы большого тока и т. Д. должны быть как можно дальше от логических схем. Основные помехи и источники излучения, такие как тактовые цепи и высокочастотные схемы, должны быть расположены отдельно от чувствительных цепей. Чип ввода – вывода должен находиться на выходе I / O, близком к упаковке гибридной схемы.

Высокочастотные компоненты минимизируют соединение, чтобы уменьшить параметры распределения и электромагнитные помехи друг от друга, уязвимые компоненты не могут быть слишком близки друг к другу, вход и выход как можно дальше. Генератор находится как можно ближе к месту, где используется чип часов, и вдали от сигнальных интерфейсов и низкоуровневых сигнальных чипов. Компоненты должны быть параллельными или вертикальными с одной стороны базовой пластины, насколько это возможно, чтобы компоненты были расположены параллельно, что не только уменьшает параметры распределения между компонентами, но и соответствует процессу изготовления гибридных схем, которые легко производить.

Вывод сварочного диска питания и заземления на базе гибридной схемы должен быть симметрично размещен, предпочтительно равномерно распределен между многими источниками питания и заземленным соединением I / O. Область крепления голого чипа соединена с самой отрицательной потенциальной плоскостью.

При выборе многослойной гибридной схемы межслойная структура платы изменяется с конкретной схемой, но обычно имеет следующие характеристики.

(1) Распределение электропитания и пласта в внутреннем слое может рассматриваться как экран, который хорошо подавляет конформные помехи RF, присущие платам, и уменьшает распределенное сопротивление высокочастотного источника питания.

(2) Плоскость питания и плоскость земли внутри пластины максимально близки друг к другу, как правило, плоскость над плоскостью питания, так что межслойная конденсаторная емкость может использоваться в качестве плавной емкости питания, в то время как плоскость заземления защищает радиационный ток распределения плоскости питания.

(3) Электрический слой должен быть, насколько это возможно, расположен рядом с источником питания или горизонтом, чтобы обеспечить нейтрализацию потока.

II. Маршруты PCB

При проектировании схемы, как правило, основное внимание уделяется только повышению плотности проводки или стремлению к равномерной компоновке, игнорируя влияние макета линии на предотвращение помех, так что большое количество сигнального излучения в пространство для создания помех может привести к большему количеству проблем с электромагнитной совместимостью. Поэтому хорошая проводка является ключом к успеху дизайна.

Расположение линии 1

Земляная линия является не только точкой отсчета потенциала для работы схемы, но и может служить контуром низкого сопротивления сигнала. Наиболее распространенными помехами на земной линии являются помехи на геопетле, вызванные током земной петли. Решение этой проблемы помех равносильно решению большинства проблем электромагнитной совместимости. Шум на наземной линии в основном влияет на уровень земли в цифровой цепи, в то время как выход цифровой схемы обычно является низким и более чувствительным к шуму наземной линии. Помехи на земной линии могут вызвать не только неправильное движение цепи, но и передачу и излучение. Поэтому уменьшение этих помех сосредоточено на минимизации сопротивления земной линии (особенно важно для цифровых схем, чтобы уменьшить индуктивность земной линии).

При построении линии необходимо обратить внимание на следующие моменты:

(1) В зависимости от напряжения различных источников питания, цифровые и аналоговые схемы устанавливают наземные линии отдельно.

(2) Общедоступный заземление как можно толще. При использовании многослойной толстопленочной технологии поверхность земной линии может быть специально установлена, что помогает уменьшить площадь кольца и в то же время снижает эффективность приемной антенны. Они могут использоваться в качестве щита для сигнальных линий.

(3) Следует избегать гребенчатых заземлений, которые делают петлю обратного тока сигнала большой, увеличивая излучение и чувствительность, а общественное сопротивление между чипами также может привести к неправильной работе схемы.

(4) Когда на панели установлено несколько чипов, на наземной линии будет большая разность потенциалов, и заземление должно быть спроектировано как замкнутое кольцо, чтобы увеличить допустимый уровень шума в цепи.

(5) Платы, имеющие как аналоговые, так и цифровые функции, обычно отделены от аналоговых и цифровых и подключены только к источнику питания.

Размещение двух линий электропитания

В целом, за исключением помех, вызванных непосредственно электромагнитным излучением, электромагнитные помехи, вызванные линиями электропитания, наиболее распространены. Поэтому расположение линий электропитания также важно и обычно должно соответствовать следующим правилам.

(1) Линия электропитания находится как можно ближе к земле, чтобы уменьшить площадь кольца электропитания, а дифференциальное излучение невелико, что помогает уменьшить интерференцию цепи. Кольца электропитания разных источников питания не должны перекрываться друг с другом.

(2) При использовании многослойного процесса аналоговый источник питания и цифровой источник питания отделены, чтобы избежать взаимных помех. Не накладывайте цифровые источники питания с аналоговыми источниками питания, иначе образуется емкость связи, которая разрушает степень разделения.

(3) плоскость питания и плоскость земли могут быть полностью диэлектрической изоляцией, частота и скорость очень высоки, следует выбрать диэлектрическую пасту с низкой диэлектрической константой. Плоскость питания должна быть близка к плоскости заземления и размещена под плоскостью заземления, защищая радиационный ток, распределенный в плоскости питания.

3 Расположение сигнальных линий

При использовании однослойной тонкопленочной технологии простой и применимый метод заключается в том, чтобы сначала проложить заземление, а затем разместить ключевые сигналы, такие как высокоскоростные часовые сигналы или чувствительные цепи, рядом с их наземными контурами и, наконец, провести проводку по другим цепям. Расположение сигнальных линий лучше всего организовать в соответствии с порядком направления сигнала, чтобы сигнал на монтажной плате был плавным.

Если вы хотите свести EMI к минимуму, сигнальная линия должна быть как можно ближе к линии обратного тока, состоящей из нее, чтобы площадь контура была как можно меньше, чтобы избежать радиационных помех. Низкий уровень сигнального канала не может быть близко к высокоуровневому сигнальному каналу и безфильтрованной линии питания, чувствительная к шуму проводка не должна быть параллельна большому току, высокоскоростной линии переключения. Если возможно, все ключевые маршруты расположены в полосе. Несовместимые сигнальные линии (цифровые и аналоговые, высокоскоростные и низкоскоростные, большие и малые токи, высокое и низкое напряжение и т. Д.) должны быть удалены друг от друга и не должны идти параллельно. Последовательные помехи между сигналами чрезвычайно чувствительны к длине и расстоянию между соседними параллельными линиями, поэтому, насколько это возможно, расстояние между высокоскоростными линиями сигнала и другими параллельными линиями сигнала увеличивается, а параллельная длина уменьшается.

Чувствительность полосы прямо пропорциональна логарифму ее длины и длины и обратно пропорциональна логарифму ее ширины. Таким образом, лента должна быть как можно короче, каждая адресная линия или линия данных одного и того же элемента должна быть как можно более последовательной длиной, провод, который используется в качестве ввода – вывода схемы, должен стараться избегать соседних параллелей, лучше всего добавлять заземленные линии между ними, чтобы эффективно подавлять последовательные помехи. Плотность проводки низкоскоростного сигнала может быть относительно большой, а плотность проводки высокоскоростного сигнала должна быть минимальной.

В многослойных толстопленочных процессах, помимо соблюдения правил однослойной проводки, следует обратить внимание на:

Постарайтесь спроектировать отдельную поверхность земной линии, а устройство сигнального слоя примыкает к пласту. Когда это невозможно, необходимо установить заземление вблизи высокочастотной или чувствительной цепи. Направления сигнальных линий, распределенных по различным слоям, должны быть перпендикулярными друг другу, что уменьшает помехи связи между электрическим полем и магнитным полем между линиями; Сигнальные линии на одном и том же уровне поддерживают определенное расстояние, лучше всего изолировать соответствующим контуром заземления, чтобы уменьшить помехи между линиями сигнала. Каждая высокоскоростная линия связи должна быть ограничена одним и тем же уровнем. Сигнальные линии не должны быть слишком близки к краю базовой пластины, иначе это вызовет изменение характеристического сопротивления и будет легко генерировать пограничное поле, увеличивая излучение наружу.

Расположение четырёхчасовых линий.

Часовые схемы занимают важное место в цифровых схемах и в то же время являются основным источником электромагнитного излучения. Частотный спектр, излучающий энергию часового сигнала с восходящей линией 2ns, может достигать 160 МГц. Поэтому проектирование тактовой схемы является ключом к обеспечению электромагнитной совместимости всей схемы. Что касается расположения тактовых цепей, есть следующие меры предосторожности:

(1) Вместо передачи часовых сигналов с помощью цепной структуры хризантемы следует использовать звездную структуру, т.е. все часовые нагрузки непосредственно связаны с приводом мощности часов.

(2) Все провода, соединяющие входные / выходные концы кристаллических колебаний, как можно короче, чтобы уменьшить шумовые помехи и влияние распределенных конденсаторов на кристаллические колебания.

(3) Земельные линии с кристаллической конденсаторной емкостью должны быть соединены с устройством с помощью как можно более широкой и короткой проводной полосы; Цифровой вывод, ближайший к кристаллическим колебаниям, должен свести к минимуму перфорацию.

Предыдущий Следующий

Последние новости