Verwendung von PCB-Schichtaufbauten zur Kontrolle der EMF-Strahlung

Ein Leiterplatten-Schichtaufbau ist eine der besten Möglichkeiten zur Verringerung der EMV und zur Kontrolle der EMF-Emissionen. Sie ist jedoch nicht ohne Risiken. Das Design einer Leiterplatte mit zwei Signallagen könnte dazu führen, dass der Platz auf der Leiterplatte für die Signalführung nicht ausreicht und die DWR-Ebene zerschnitten wird. Daher ist es besser, die Signallagen zwischen zwei übereinander liegenden leitenden Ebenen anzuordnen.

Verwendung eines 6-lagigen Leiterplattenaufbaus

Ein 6-Lagen-Leiterplattenaufbau ist wirksam für die Entkopplung von schnellen und langsamen Signalen und kann auch zur Verbesserung der Stromversorgungssicherheit verwendet werden. Durch die Platzierung einer Signallage zwischen der Oberfläche und den inneren leitenden Lagen kann EMI wirksam unterdrückt werden.

Die Platzierung der Stromversorgung und der Masse auf der zweiten und fünften Lage des Leiterplattenaufbaus ist ein entscheidender Faktor bei der Kontrolle der EMI-Abstrahlung. Diese Platzierung ist vorteilhaft, da der Kupferwiderstand des Netzteils hoch ist, was die Kontrolle der Gleichtakt-EMI beeinträchtigen kann.

Es gibt verschiedene Konfigurationen von 6-Lagen-Leiterplattenaufbauten, die für unterschiedliche Anwendungen nützlich sind. Ein 6-Lagen-Leiterplattenstapel sollte für die entsprechenden Anwendungsspezifikationen entworfen werden. Anschließend muss er gründlich getestet werden, um seine Funktionalität zu gewährleisten. Danach wird das Design in einen Entwurf umgewandelt, der als Leitfaden für den Fertigungsprozess dient.

Früher waren Leiterplatten einlagig, ohne Durchkontaktierungen und mit Taktfrequenzen im Bereich von hundert kHz. Heutzutage können sie bis zu 50 Lagen enthalten, wobei die Komponenten zwischen den Lagen und auf beiden Seiten eingebettet sind. Die Signalgeschwindigkeiten sind auf über 28 Gb/S gestiegen. Die Vorteile des Solid-Layer-Stapels sind zahlreich. Sie können die Strahlung reduzieren, das Übersprechen verbessern und Impedanzprobleme minimieren.

Verwendung einer kernlaminierten Platte

Die Verwendung einer kernlaminierten Leiterplatte ist eine hervorragende Möglichkeit, Elektronik vor EMI-Strahlung zu schützen. Diese Art von Strahlung wird durch sich schnell ändernde Ströme verursacht. Diese Ströme bilden Schleifen und strahlen Rauschen ab, wenn sie sich schnell ändern. Um die Strahlung zu kontrollieren, sollten Sie eine kernlaminierte Leiterplatte verwenden, die eine niedrige Dielektrizitätskonstante hat.

EMI wird durch eine Vielzahl von Quellen verursacht. Die häufigste ist die Breitband-EMI, die über Funkfrequenzen auftritt. Sie wird von einer Reihe von Quellen erzeugt, darunter Schaltkreise, Stromleitungen und Lampen. Sie kann Industrieanlagen beschädigen und die Produktivität verringern.

Eine kernlaminierte Platine kann EMI-reduzierende Schaltungen enthalten. Jede EMI-Reduzierungsschaltung umfasst einen Widerstand und einen Kondensator. Sie kann auch eine Schaltvorrichtung enthalten. Die Steuerschaltungseinheit steuert jede EMI-Reduzierschaltung, indem sie Auswahl- und Steuersignale an die EMI-Reduzierschaltungen sendet.

Impedanz-Fehlanpassung

Leiterplatten-Schichtaufbauten sind eine gute Möglichkeit, die EMI-Kontrolle zu verbessern. Sie können dazu beitragen, elektrische und magnetische Felder einzudämmen und gleichzeitig die Gleichtakt-EMI zu minimieren. Der beste Stackup hat solide Stromversorgungs- und Erdungsebenen auf den äußeren Lagen. Der Anschluss von Komponenten an diese Ebenen ist schneller und einfacher als die Verlegung von Power Trees. Der Nachteil ist jedoch die höhere Komplexität und die höheren Herstellungskosten. Mehrlagige Leiterplatten sind teuer, aber die Vorteile können den Nachteil aufwiegen. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollten Sie mit einem erfahrenen Leiterplattenhersteller zusammenarbeiten.

Der Entwurf eines Leiterplatten-Schichtaufbaus ist ein wesentlicher Bestandteil des Signalintegritätsprozesses. Dieser Prozess erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der mechanischen und elektrischen Leistungsanforderungen. Ein Leiterplattendesigner arbeitet eng mit dem Hersteller zusammen, um die bestmögliche Leiterplatte zu erstellen. Letztendlich sollte der Leiterplatten-Lagenaufbau in der Lage sein, alle Signale erfolgreich zu leiten, die Regeln der Signalintegrität einzuhalten und angemessene Stromversorgungs- und Erdungslagen bereitzustellen.

Ein schichtweiser Aufbau der Leiterplatte kann dazu beitragen, die EMI-Strahlung zu reduzieren und die Signalqualität zu verbessern. Er kann auch einen entkoppelnden Energiebus bieten. Es gibt zwar nicht die eine Lösung für alle EMI-Probleme, aber es gibt mehrere gute Optionen zur Optimierung von Leiterplatten-Schichtstapeln.

Spurentrennung

Eine der besten Möglichkeiten zur Kontrolle der EMI-Strahlung ist die Verwendung von Lagenstapeln in Leiterplattenentwürfen. Bei dieser Technik werden die Massefläche und die Signallagen nebeneinander angeordnet. Dadurch können sie als Abschirmung für die inneren Signallagen dienen, was zur Verringerung der Gleichtaktstrahlung beiträgt. Außerdem ist ein Lagenaufbau in Bezug auf das Wärmemanagement wesentlich effizienter als eine einlagige Leiterplatte.

Neben der wirksamen Eindämmung der EMI-Strahlung trägt ein Leiterplatten-Schichtaufbau auch zur Verbesserung der Bauteildichte bei. Dies wird dadurch erreicht, dass der Raum um die Komponenten herum größer ist. Dies kann auch die Gleichtakt-EMI reduzieren.

Um die EMI-Strahlung zu reduzieren, sollte eine Leiterplatte vier oder mehr Lagen haben. Eine vierlagige Leiterplatte erzeugt 15 dB weniger Strahlung als eine zweilagige Leiterplatte. Es ist wichtig, die Signallagen in der Nähe der Stromversorgungsebene zu platzieren. Eine gute Software für das Leiterplattendesign kann bei der Auswahl der richtigen Materialien und der Durchführung von Impedanzberechnungen helfen.