PCB基板設計における干渉対策

PCB回路基板設計における干渉対策をお探しなら、このサイトをご覧ください。これらの対策には、シールド、アース、伝送ライン、ローパスフィルターなどがあります。これらの対策は、EMIやノイズの防止、電子製品の性能向上に役立ちます。

シールド

シールドは、PCB回路基板設計プロセスの重要な部分です。EMI（電磁干渉）が回路基板に干渉するのを防ぎます。EMIは、回路基板自体よりも周波数が高い電気信号によって引き起こされます。回路基板上の金属シールドまたは缶は、この種の干渉をブロックするのに役立ちます。シールドは、基板がアナログ回路用に設計されているかデジタル回路用に設計されているかにかかわらず、PCB設計の重要な側面です。

通常、シールド材は複数の銅層で構成されています。これらの銅層は縫い目のあるビアで互いに接続され、シールド層はその間に挟まれています。しっかりした銅層はより高いシールドを提供し、クロスハッチの銅層は柔軟性を損なうことなくシールドを提供します。

シールド材は銅や錫でできていることが多い。これらの金属は、回路を基板の他の部分から絶縁するため、回路をシールドするのに有用である。シールドはまた、フレキシブル回路の厚みを変える可能性がある。その結果、曲げ能力が低下する可能性がある。回路基板の柔軟性には一定の限界があるため、シールド材は慎重に選ぶ必要がある。

接地

PCB回路基板設計における接地は、シグナルインテグリティを維持し、EMIを最小限に抑えるために重要です。基準グランドプレーンは、信号にクリーンなリターンパスを提供し、高速回路をEMIからシールドします。適切なPCB接地は、電源回路にも役立ちます。しかし、PCB回路設計を始める前に考慮すべきいくつかの要因があります。

まず、アナログのグラウンドポイントを電源プレーンから絶縁する。これにより、電源プレーンの電圧スパイクを防ぐことができる。さらに、基板全体にデカップリングコンデンサを配置する。デジタル部品の場合は、電源プレーンと同じ値のデカップリングコンデンサを使うべきである。第二に、グランドプレーンを複数のレイヤーに配置することは避け、ループ面積を増やすことになる。

グランドプレーンは電子部品に近づけすぎないこと。電磁誘導（EMI）により、2つのトレースが近すぎると信号が結合してしまう。この現象はクロストークとして知られている。グランドプレーンは、クロストークを最小限に抑え、EMIを低減するように設計されている。

送電線

伝送線路は基板の機能に影響を与えるため、PCB回路基板設計において重要である。伝送線路の特性には、特性インピーダンスと伝搬遅延が含まれる。これらのパラメータが制御されていない場合、信号の反射や電磁ノイズを引き起こす可能性があります。これは信号品質を低下させ、回路基板の完全性を損なう可能性があります。

伝送線路には、ストリップラインやコプレーナ導波路など、さまざまな形状のものがある。各タイプの伝送線路には特性インピーダンスがあり、これは導電性ストリップの幅と厚さによって決まる。他のタイプの伝送線路とは異なり、ストリップラインは、導電性ストリップが2つの異なる層の間に埋め込まれている場合があるため、単一のグランドプレーンを必要としません。

伝送線路のもう一つのタイプはマイクロストリップスで、一般にPCB回路基板の最外層に使用される。このタイプのトレースは高い特性インピーダンスを持ち、周波数によって変化する。このインピーダンスの差は、信号の反射を引き起こし、逆方向へ伝わる。この影響を避けるため、インピーダンスはソースの出力インピーダンスと等しくなければならない。

ローパスフィルター

ローパスフィルタは、電波などの低周波信号をフィルタリングするために使用されます。PCB回路基板設計においてローパスフィルターとしてコンデンサーを使用することで、回路の性能を向上させることができる。しかし、Rogers 4003プリント回路基板材料を使用できるとは限らず、市場で入手できるとは限りません。

フェライトはローパス・フィルターとして一般的に使用されるが、この材料は直流電流にさらされると飽和しやすい。そのため、回路インピーダンスがフェライトのインピーダンスより高い場合、ローパス素子として使用できるとは限らない。