На что следует обратить внимание при проектировании многослойной разводки печатных плат с использованием технологии EMC

Электронная компьютерная наука и технология - это новый и всеобъемлющий предмет, который в основном изучает электромагнитные помехи и защиту от помех в электронных компьютерах. EMI означает, что при указанном уровне электромагнитной среды индекс производительности электронного оборудования или системы не будет снижен из-за электромагнитных помех. В то же время электромагнитное излучение, создаваемое электронным оборудованием или системой, не превысит предельный уровень и не повлияет на нормальную работу других систем, чтобы достичь цели невмешательства между оборудованием и оборудованием, а также между системами и системами и надежной совместной работы.

EMI (EMI) генерируется, когда источник электромагнитных помех передает энергию чувствительной системе через связанный путь. Он состоит из трех основных форм: проводниковой проводимости, общей проводимости земли, космического излучения или связи ближнего поля. Практическое применение показывает, что даже при правильном проектировании электрической схемы неправильный дизайн печатной платы отрицательно скажется на надежности электронного оборудования. Поэтому обеспечение электромагнитной совместимости печатной платы является ключом к конструкции всей системы. В этой статье в основном обсуждается технология электромагнитной совместимости и ее применение при проектировании многослойных печатных плат.

Печатная плата является опорной частью схемных компонентов и устройств в электронных продуктах. Он обеспечивает электрическое соединение между компонентами схемы и устройствами. Это самая основная часть различных электронных устройств. В настоящее время в электронном оборудовании широко используются большие и очень большие интегральные схемы, а плотность установки компонентов на печатной плате увеличивается, скорость передачи сигнала увеличивается, в результате чего проблемы ЭМС становятся все более и более заметными. Печатные платы делятся на одиночные панели (однослойные платы), двойные платы (двухслойные платы) и многослойные платы. Одинарная плата и двойная плата обычно используются для проводки с низкой и средней плотностью и схемы с низкой интеграцией, в то время как на многослойной плате используется проводка с высокой плотностью и схема с высокой интеграцией. Одинарная и двойная плата не подходит для высокоскоростной схемы, одинарная и двойная проводка не может удовлетворить требования высокопроизводительной схемы, а разработка технологии многослойной проводки дает возможность решить вышеуказанные проблемы, и ее применение становится все более распространенным.

Характеристики многослойной проводки.

Печатная плата состоит из органических и неорганических диэлектрических материалов с многослойной структурой, между каждым слоем через соединение отверстия, через покрытие отверстия или заполненное металлическим материалом, может реализовать передачу электрического сигнала между слоями. Многослойная проводка получила широкое распространение благодаря следующим характеристикам:

(1) Многослойная пластина снабжена специальным силовым слоем, заземляющим слоем. Уровень мощности можно использовать в качестве источника шума для уменьшения помех; В то же время уровень мощности может обеспечить петлю для всех сигналов системы и устранить общие помехи связи импеданса. Уменьшите полное сопротивление линии питания в системе питания, тем самым уменьшив помехи общего полного сопротивления.

(2) В многослойной плате используется специальный слой заземления, все сигнальные линии имеют специальное заземление. Характеристики сигнальной линии: стабильность импеданса, хорошее согласование, уменьшение искажения формы сигнала, вызванного отражением; Специальный заземляющий слой используется для увеличения распределенной емкости между сигнальными линиями и линиями заземления и уменьшения перекрестных помех.

Ламинированная конструкция печатной платы.

Правила разводки печатной платы.

Анализ электромагнитной совместимости многослойных пластин можно проводить по закону Кирхгофа и закону Фарадея. Согласно закону Кирхгофа любой сигнал, передаваемый во временной области от источника к нагрузке, должен иметь путь с наименьшим импедансом.

Печатные платы с многослойной платой обычно используются в высокоскоростных и высокопроизводительных системах, где многослойная плата может использоваться для источника питания постоянного тока (DC) или опорной поверхности заземления. Поскольку слоев достаточно, чтобы служить источником питания или слоем, эти плоскости обычно не разбиваются на сплошные плоскости, поэтому нет необходимости помещать разные напряжения постоянного тока в один и тот же слой. Этот слой будет действовать как токовая петля, обратная по отношению к сигналу на соседней линии передачи. Создание токовой петли с низким импедансом является основной целью планарной EMC такого типа.

Сигнальные слои распределяются между сплошными слоями опорной плоскости. Они могут быть симметричными или асимметричными полосками. Структура и компоновка многослойной платы проиллюстрирована на примере 12-слойной платы. Его иерархия такова: T-p-s-p-s-p-b, где T — самый верхний уровень, P — опорная плоскость, S — сигнальный уровень, а B — нижний уровень. Сверху вниз, один слой, два слоя,... 12 этажей. В качестве верхней и нижней площадки компонента сигнал не может передаваться между верхним и нижним расстоянием, что может уменьшить прямое излучение провода. Несовместимые сигнальные линии должны быть изолированы друг от друга, чтобы избежать интерференции между ними. Высокочастотные и низкочастотные, сильноточные и слаботочные, цифровые и аналоговые сигнальные линии несовместимы. Компоновка компонентов должна размещать несовместимые компоненты в разных местах на печатной плате. При размещении сигнальных линий следует позаботиться об их изоляции. При проектировании следует обратить внимание на следующие проблемы:

(1) Решите, какой эталонный уровень будет содержать несколько областей электропитания для разных напряжений постоянного тока. Предполагая, что одиннадцатый слой имеет несколько напряжений постоянного тока, разработчик должен держать высокоскоростной сигнал как можно дальше от десятого слоя и нижнего слоя. Потому что контурный ток не может проходить через опорную плоскость выше десятого слоя, что требует использования шовной емкости. Уровни три, пять, семь и девять являются сигнальными слоями для высокоскоростных сигналов. Маршрутизация ключевых сигналов максимально односторонняя, чтобы количество возможных маршрутов можно было определить на уровне оптимизации. Маршрутизация сигналов между каждым слоем должна быть перпендикулярна друг другу, что может уменьшить интерференцию электрических и магнитных полей между линиями. Третий и седьмой уровни могут настроить маршрутизацию «восток-запад», а пятый и девятый уровни могут настроить маршрутизацию «север-юг». Какой слой ткани зависит от того, в каком направлении он достигает места назначения.

(2) Изменения количества слоев при маршрутизации высокоскоростных сигналов и того, какой уровень используется при независимой маршрутизации, чтобы обеспечить протекание обратного тока из базовой плоскости в требуемую новую базовую плоскость. Это должно уменьшить площадь сигнального контура и уменьшить токовое излучение дифференциального режима и токовое излучение синфазного режима контура. Интенсивность излучения петли пропорциональна площади петли. На самом деле, лучший проект не требует изменения базовой плоскости, достаточно изменить одну сторону базовой плоскости, а просто изменить ее обратно на другую сторону. Например, комбинацию сигнальных слоев можно использовать как пары сигнальных слоев: 3, 5, 7, 7, 9, чтобы можно было сформировать комбинацию проводки в направлениях восток-запад и север-юг. Но комбинация третьего и девятого слоев не может быть использована, потому что она требует обратного тока от четвертого слоя к восьмому. Хотя развязывающий конденсатор можно разместить рядом со сквозным отверстием, он становится бесполезным на высоких частотах из-за индуктивности вывода и сквозного отверстия. Такая разводка увеличит площадь сигнального кольца и неблагоприятно снизит токовое излучение.