Як вырашыць праблему EMI ў дызайне шматслойных друкаваных плат?

Ці ведаеце вы, як вырашыць праблему EMI пры дызайне шматслаёвай друкаванай платы?

Дазвольце мне сказаць вам!

Ёсць шмат спосабаў вырашыць праблемы EMI. Сучасныя метады падаўлення EMI ўключаюць: выкарыстанне пакрыцця для падаўлення EMI, выбар падыходных частак падаўлення EMI і мадэляванне EMI ​​дызайну. Грунтуючыся на самай асноўнай макеце друкаванай платы, у гэтым артыкуле разглядаецца функцыя стэка друкаванай платы ў кіраванні выпраменьваннем EMI і навыкамі дызайну друкаванай платы.

шына харчавання

Скачок выхаднога напружання ІС можна паскорыць, размясціўшы адпаведную ёмістасць побач са штырком харчавання ІС. Аднак гэта яшчэ не канец праблемы. З-за абмежаванай частотнай характарыстыкі кандэнсатара немагчыма, каб кандэнсатар генераваў гармонічную магутнасць, неабходную для чыстага выхаду мікрасхемы ў поўнай паласе частот. Акрамя таго, пераходнае напружанне, якое ўтвараецца на шыне харчавання, выкліча падзенне напружання на абодвух канцах індуктыўнасці шляху развязкі. Гэтыя пераходныя напружання з'яўляюцца асноўнымі агульнымі рэжымамі крыніц EMI перашкод. Як мы можам вырашыць гэтыя праблемы?

У выпадку ІС на нашай плаце, узровень сілкавання вакол ІС можа разглядацца як добры высокачашчынны кандэнсатар, які можа збіраць энергію, якая прасочваецца дыскрэтным кандэнсатарам, які забяспечвае высокачашчынную энергію для чыстага выхаду. Акрамя таго, індуктыўнасць добрага энергетычнага пласта невялікая, таму пераходны сігнал, які сінтэзуецца індуктарам, таксама малы, што памяншае агульны рэжым EMI.

Зразумела, сувязь паміж пластом харчавання і штыфтам харчавання ІС павінна быць максімальна кароткай, таму што ўзыходзячы край лічбавага сігналу ідзе ўсё хутчэй і хутчэй. Лепш падключыць яго непасрэдна да пляцоўкі, дзе знаходзіцца кантакт харчавання ІС, пра што трэба пагаварыць асобна.

Для таго, каб кіраваць EMI агульнага рэжыму, узровень магутнасці павінен быць добра распрацаванай парай слаёў улады, каб дапамагчы раз'яднацца і мець дастаткова нізкую індуктыўнасць. Хтосьці можа спытаць, наколькі гэта добра? Адказ залежыць ад магутнасці пласта, матэрыялу паміж пластамі і працоўнай частаты (гэта значыць функцыі часу ўздыму IC). Увогуле, прамежак слаёў харчавання складае 6 мільёнаў, а праслой - матэрыял FR4, таму эквівалентная ёмістасць на адзін квадратны цаля магутнасці складае каля 75 пФ. Відавочна, што чым менш адлегласць паміж пластамі, тым большая ёмістасць.

Існуе не так шмат прылад з часам уздыму 100-300ps, але ў адпаведнасці з сучаснай хуткасцю распрацоўкі ІС, прылады з часам уздыму ў дыяпазоне 100-300ps будуць займаць высокую долю. Для схем з часовым уздымам ад 100 да 300 PS, 3-міліметровы прамежак паміж пластамі больш не ўжываецца для большасці прыкладанняў. У гэты час неабходна прыняць тэхналогію расслаення з прамежкам праслойкаў менш 1 мілілітра і замяніць дыэлектрычны матэрыял FR4 на матэрыял з высокай дыэлектрычнай пастаяннай. Цяпер кераміка і пластмасы ў чыгунах могуць адпавядаць праектным патрабаванням ланцугоў росту часу ад 100 да 300ps.

Нягледзячы на ​​тое, што ў будучыні могуць быць выкарыстаны новыя матэрыялы і метады, агульных ланцугоў часу ўздыму ад 1 да 3 нс, інтэрвалу ў пластах ад 3 да 6 міль і дыэлектрычных матэрыялаў FR4 звычайна бывае дастаткова для апрацоўкі гармонік высокага ўзроўню і для атрымання пераходных сігналаў досыць нізкім, гэта значыць , EMI агульнага рэжыму можа быць вельмі нізкім. У гэтым артыкуле прыведзены прыклад дызайну шматслойнай кладкі ПХБ, а прамежак паміж пластамі мяркуецца скласці ад 3 да 6 міль.

электрамагнітнае экранаванне

З пункту гледжання маршрутызацыі сігналу, добрай стратэгіяй напластавання павінна быць размяшчэнне ўсіх слядоў сігналу ў адным або некалькіх пластах, якія знаходзяцца побач з пластом магутнасці або плоскасцю зямлі. Для электразабеспячэння добрай стратэгіяй напластавання павінна быць тое, што энергетычны пласт знаходзіцца побач з плоскасцю зямлі, а адлегласць паміж энергетычным пластом і зямлёй павінна быць як мага меншай, што і называецца стратэгіяй "напластавання".

Стэк друкаванай платы

Якая стратэгія кладкі можа дапамагчы засцерагчы і здушыць ЭМВ? Наступная схема шматслаёвага кладкі мяркуе, што ток крыніцы харчавання праходзіць па адным пласце і што адно напружанне або некалькі напружанняў размяркоўваюцца ў розных частках аднаго і таго ж пласта. Справа некалькіх слаёў харчавання будзе разгледжана крыху пазней.

4-слаёвая пласціна

Ёсць некаторыя патэнцыйныя праблемы ў дызайне чатырохслаёвага ламінату. Перш за ўсё, нават калі пласт сігналу знаходзіцца ў знешнім пласце, а сіла і плоскасць зямлі знаходзяцца ва ўнутраным пласце, адлегласць паміж сілавым пластом і плоскасцю зямлі ўсё яшчэ занадта вялікая.

Калі патрабаванне да кошту першае, можна разгледзець наступныя дзве альтэрнатывы традыцыйнай 4-слаёвай дошцы. Абодва яны могуць палепшыць прадукцыйнасць падаўлення EMI, але яны падыходзяць толькі ў тым выпадку, калі шчыльнасць кампанентаў на плаце досыць нізкая і вакол кампанентаў дастаткова плошчы (для размяшчэння неабходнага меднага пакрыцця для харчавання).

Першая - пераважная схема. Знешнія пласты друкаванай платы ўяўляюць сабой усе пласты, а сярэднія два - сігнальныя / сілавыя пласты. Блок харчавання на сігнальным пласце пракладваецца шырокімі лініямі, што робіць нізкі імпеданс току крыніцы харчавання нізкім, а імпеданс мікрапалоснага шляху сігналу нізкім. З пункту гледжання кіравання EMI, гэта лепшая 4-слаёвая структура друкаваных плат. У другой схеме, знешні пласт нясе сілу і зямлю, а другі сярэдні пласт нясе сігнал. У параўнанні з традыцыйнай 4-слаёвай платай, удасканаленне гэтай схемы менш, а межслойный імпеданс не такі добры, як у традыцыйнай 4-слаёвай платы.

Калі трэба кантраляваць супраціў праводкі, вышэйапісаная схема кладкі павінна быць вельмі асцярожнай, пракладваючы праводку пад медным астраўком харчавання і зазямлення. Акрамя таго, медны востраў на электразабеспячэнні або пласце павінен быць максімальна злучаны паміж сабой, каб забяспечыць сувязь паміж пастаяннымі і нізкімі частотамі.

6-слаёвая пласціна

Калі шчыльнасць кампанентаў на 4-слаёвай дошцы вялікая, 6-слаёвая пласціна лепш. Аднак эфект экранавання некаторых схем кладкі ў канструкцыі 6-пластовай платы недастаткова добры, і пераходны сігнал шыны харчавання не памяншаецца. Два прыклады разглядаюцца ніжэй.

У першым выпадку блок харчавання і зямля размяшчаюцца ў другім і пятым пластах адпаведна. З-за высокага імпедансу апранутага медзі блока харчавання вельмі неспрыяльна кіраваць выпраменьваннем EMI агульнага рэжыму. Аднак, з пункту гледжання кіравання сігналам, гэты метад вельмі правільны.

У другім прыкладзе блок харчавання і зямля размяшчаюцца ў трэцім і чацвёртым пластах адпаведна. Гэтая канструкцыя вырашае праблему медзянага імпедансу крыніцы харчавання. З-за дрэнных электрамагнітных характарыстык экранавання пласта 1 і 6, дыферэнцыяльны рэжым EMI павялічваецца. Калі колькасць сігнальных ліній на двух вонкавых пластах найменшая, а даўжыня ліній вельмі кароткая (менш за 1/20 найбольшай гармонічнай даўжыні хвалі сігналу), дызайн можа вырашыць праблему дыферэнцыяльнага рэжыму EMI. Вынікі паказваюць, што прыгнечанне дыферэнцыяльнага рэжыму EMI асабліва добра, калі вонкавы пласт запаўняецца медзью, а зона апранутай медзі заземляецца (кожныя 1/20 інтэрвалу даўжыні хвалі). Як ужо згадвалася вышэй, медзь павінна быць закладзена


Час публікацыі: ліпень-29-2020