Hoe PCB-lagen gebruiken om EMF-straling te beheersen

Een gelaagde printplaat is een van de beste manieren om EMC te verminderen en EMF-emissies onder controle te houden. Het is echter niet zonder risico's. Het ontwerp van een PCB met twee signaallagen kan resulteren in onvoldoende printplaatruimte voor het routeren van de signalen, waardoor het PWR-vlak wordt opgesneden. Het is daarom beter om de signaallagen tussen twee gestapelde geleidende vlakken te plaatsen.

Gebruik van een 6-lagige PCB-stackup

Een 6-laags PCB-stackup is effectief voor het ontkoppelen van hoge-snelheidsignalen en lage-snelheidsignalen en kan ook worden gebruikt om de stroomintegriteit te verbeteren. Door een signaallaag tussen het oppervlak en de geleidende lagen aan de binnenkant te plaatsen, kan EMI effectief onderdrukt worden.

De plaatsing van de voeding en aarde op de 2e en 5e laag van de printplaatstapel is een kritieke factor bij het beheersen van EMI-straling. Deze plaatsing is voordelig omdat de koperweerstand van de voeding hoog is, wat de controle van common-mode EMI kan beïnvloeden.

Er zijn verschillende configuraties van 6-layer PCB stackups die nuttig zijn voor verschillende toepassingen. Een 6-laags PCB-stackup moet worden ontworpen voor de juiste specificaties van de toepassing. Daarna moet het grondig getest worden om de functionaliteit te garanderen. Daarna wordt het ontwerp omgezet in een blauwdruk die het productieproces zal begeleiden.

Vroeger waren PCB's enkellaagse printplaten zonder vias en met kloksnelheden van honderd kHz. Tegenwoordig kunnen ze tot 50 lagen bevatten, met componenten tussen de lagen en aan beide zijden. De signaalsnelheden zijn gestegen tot meer dan 28 Gb/S. De voordelen van solid-layer stackup zijn talrijk. Ze kunnen straling verminderen, overspraak verbeteren en impedantieproblemen minimaliseren.

Een bord met kernlaag gebruiken

Het gebruik van een PCB met kernlaminaat is een uitstekende manier om elektronica te beschermen tegen EMI-straling. Dit type straling wordt veroorzaakt door snel veranderende stromen. Deze stromen vormen lussen en stralen ruis uit wanneer ze snel veranderen. Om de straling onder controle te houden, moet je een kerngelamineerde printplaat gebruiken met een lage diëlektrische constante.

EMI wordt veroorzaakt door verschillende bronnen. De meest voorkomende is breedband EMI, die optreedt via radiofrequenties. Het wordt geproduceerd door een aantal bronnen, waaronder circuits, elektriciteitsleidingen en lampen. Het kan industriële apparatuur beschadigen en de productiviteit verlagen.

Een kerngelamineerde printplaat kan EMI-reducerende circuits bevatten. Elk EMI-reducerend circuit bestaat uit een weerstand en een condensator. Het kan ook een schakelapparaat bevatten. De besturingseenheid bestuurt elk EMI-reductiecircuit door selectie- en besturingssignalen naar de EMI-reductiecircuits te sturen.

Impedantie mismatching

PCB gelaagde stapelingen zijn een geweldige manier om de EMI-controle te verbeteren. Ze kunnen helpen om elektrische en magnetische velden binnen de perken te houden en elektromagnetische velden te minimaliseren. De beste stapeling heeft solide voedings- en aardingsvlakken op de buitenste lagen. Componenten verbinden met deze vlakken is sneller en eenvoudiger dan het routeren van stroombomen. Maar daar staan hogere complexiteit en productiekosten tegenover. Meerlagige PCB's zijn duur, maar de voordelen wegen op tegen de afweging. Voor de beste resultaten werkt u samen met een ervaren PCB-leverancier.

Het ontwerpen van een gelaagde printplaat is een integraal onderdeel van het signaalintegriteitsproces. Dit proces vereist een zorgvuldige afweging van mechanische en elektrische prestatievereisten. Een PCB-ontwerper werkt nauw samen met de fabrikant om de best mogelijke PCB te maken. Uiteindelijk moet de PCB laagopbouw in staat zijn om alle signalen succesvol te routeren, de regels voor signaalintegriteit intact te houden en adequate voedings- en aardlagen te bieden.

Een gelaagde printplaat kan helpen om EMI-straling te verminderen en de signaalkwaliteit te verbeteren. Het kan ook een ontkoppelende stroombus bieden. Hoewel er niet één oplossing is voor alle EMI-problemen, zijn er verschillende goede opties voor het optimaliseren van gelaagde printplaten.

Sporen scheiden

Een van de beste manieren om EMI-straling onder controle te houden is het gebruik van layer stack up in PCB-ontwerpen. Bij deze techniek worden het grondvlak en de signaallagen naast elkaar geplaatst. Hierdoor kunnen ze fungeren als schilden voor de binnenste signaallagen, wat helpt bij het verminderen van common-mode straling. Bovendien is een gelaagde stapeling veel efficiënter dan een enkelvlaks PCB als het gaat om thermisch beheer.

Een gelaagd PCB-stapelontwerp is niet alleen effectief om EMI-straling in te dammen, maar helpt ook om de componentendichtheid te verbeteren. Dit wordt gedaan door ervoor te zorgen dat de ruimte rond de componenten groter is. Dit kan ook common-mode EMI verminderen.

Om EMI-straling te verminderen, moet een PCB-ontwerp vier of meer lagen hebben. Een printplaat met vier lagen produceert 15 dB minder straling dan een printplaat met twee lagen. Het is belangrijk om de signaallaag dicht bij het voedingsvlak te plaatsen. Het gebruik van goede software voor PCB-ontwerp kan helpen bij het kiezen van de juiste materialen en het uitvoeren van impedantieberekeningen.