Jak używać warstw PCB do kontrolowania promieniowania elektromagnetycznego?

Układ warstwowy PCB jest jednym z najlepszych sposobów na zmniejszenie EMC i kontrolę emisji EMF. Nie jest to jednak pozbawione ryzyka. Projekt płytki PCB z dwiema warstwami sygnałowymi może skutkować niewystarczającą ilością miejsca na płytce do poprowadzenia sygnałów, przecinając płaszczyznę PWR. Dlatego lepiej jest umieścić warstwy sygnałowe między dwiema ułożonymi w stos płaszczyznami przewodzącymi.

Korzystanie z 6-warstwowej płytki PCB

Sześciowarstwowy układ PCB jest skuteczny do odsprzęgania sygnałów o dużej prędkości i sygnałów o niskiej prędkości, a także może być stosowany do poprawy integralności zasilania. Umieszczenie warstwy sygnałowej między powierzchnią a wewnętrznymi warstwami przewodzącymi może skutecznie tłumić zakłócenia elektromagnetyczne.

Umieszczenie zasilania i uziemienia na drugiej i piątej warstwie płytki drukowanej jest krytycznym czynnikiem w kontrolowaniu promieniowania EMI. Takie umiejscowienie jest korzystne, ponieważ rezystancja miedzi zasilacza jest wysoka, co może wpływać na kontrolę EMI w trybie wspólnym.

Istnieją różne konfiguracje 6-warstwowych zestawów PCB, które są przydatne w różnych zastosowaniach. 6-warstwowa płytka PCB powinna być zaprojektowana zgodnie z odpowiednimi specyfikacjami aplikacji. Następnie należy go dokładnie przetestować, aby zapewnić jego funkcjonalność. Następnie projekt zostanie przekształcony w niebieski wydruk, który będzie kierował procesem produkcyjnym.

Płytki PCB były kiedyś jednowarstwowe, bez przelotek i z prędkościami taktowania w zakresie setek kHz. Obecnie mogą one zawierać do 50 warstw, z komponentami umieszczonymi pomiędzy warstwami i po obu stronach. Szybkość przesyłania sygnałów wzrosła do ponad 28 Gb/s. Korzyści płynące z zastosowania solid-layer stackup są liczne. Mogą one zmniejszyć promieniowanie, poprawić przesłuchy i zminimalizować impedancję.

Korzystanie z płyty laminowanej

Korzystanie z laminowanych płytek PCB to doskonały sposób na ochronę elektroniki przed promieniowaniem EMI. Ten rodzaj promieniowania jest powodowany przez szybko zmieniające się prądy. Prądy te tworzą pętle i emitują szum, gdy szybko się zmieniają. Aby kontrolować promieniowanie, należy użyć płytki laminowanej rdzeniem, która ma niską stałą dielektryczną.

EMI jest powodowane przez różne źródła. Najbardziej powszechne jest szerokopasmowe EMI, które występuje na częstotliwościach radiowych. Jest ono wytwarzane przez wiele źródeł, w tym obwody, linie energetyczne i lampy. Mogą one uszkadzać sprzęt przemysłowy i zmniejszać produktywność.

Płyta laminowana rdzeniem może zawierać obwody redukujące zakłócenia elektromagnetyczne. Każdy obwód redukujący zakłócenia elektromagnetyczne zawiera rezystor i kondensator. Może również zawierać urządzenie przełączające. Jednostka obwodu sterującego kontroluje każdy obwód redukujący zakłócenia elektromagnetyczne, wysyłając sygnały wyboru i sterowania do obwodów redukujących zakłócenia elektromagnetyczne.

Niedopasowanie impedancji

Warstwowe układy PCB to świetny sposób na poprawę kontroli EMI. Mogą one pomóc w ograniczeniu pól elektrycznych i magnetycznych, jednocześnie minimalizując zakłócenia EMI w trybie wspólnym. Najlepszy układ ma solidne płaszczyzny zasilania i uziemienia na zewnętrznych warstwach. Podłączanie komponentów do tych płaszczyzn jest szybsze i łatwiejsze niż prowadzenie drzew zasilania. Jednak kompromisem jest zwiększona złożoność i koszty produkcji. Wielowarstwowe płytki PCB są drogie, ale korzyści mogą przeważyć nad kompromisem. Aby uzyskać najlepsze wyniki, należy współpracować z doświadczonym dostawcą PCB.

Projektowanie warstwowej płytki PCB jest integralną częścią procesu integralności sygnału. Proces ten wymaga starannego rozważenia wymagań dotyczących wydajności mechanicznej i elektrycznej. Projektant PCB ściśle współpracuje z producentem, aby stworzyć najlepszą możliwą płytkę PCB. Ostatecznie, układ warstw PCB powinien być w stanie skutecznie poprowadzić wszystkie sygnały, zachować nienaruszone zasady integralności sygnału oraz zapewnić odpowiednie warstwy zasilania i uziemienia.

Warstwowy układ PCB może pomóc zmniejszyć promieniowanie EMI i poprawić jakość sygnału. Może również zapewnić odsprzęgającą magistralę zasilania. Chociaż nie ma jednego rozwiązania dla wszystkich kwestii związanych z EMI, istnieje kilka dobrych opcji optymalizacji warstwowych stosów PCB.

Separacja śladów

Jednym z najlepszych sposobów kontrolowania promieniowania EMI jest stosowanie warstw w projektach PCB. Technika ta polega na umieszczeniu płaszczyzny uziemienia i warstw sygnałowych obok siebie. Pozwala to im działać jako ekrany dla wewnętrznych warstw sygnałowych, co pomaga zmniejszyć promieniowanie w trybie wspólnym. Co więcej, układ warstwowy jest znacznie bardziej wydajny niż jednopłaszczyznowa płytka drukowana, jeśli chodzi o zarządzanie temperaturą.

Oprócz skuteczności w ograniczaniu promieniowania EMI, warstwowa konstrukcja stosu PCB pomaga również poprawić gęstość komponentów. Odbywa się to poprzez zapewnienie większej przestrzeni wokół komponentów. Może to również zmniejszyć EMI w trybie wspólnym.

Aby zmniejszyć promieniowanie EMI, projekt płytki drukowanej powinien składać się z czterech lub więcej warstw. Czterowarstwowa płytka będzie wytwarzać promieniowanie o 15 dB mniejsze niż płytka dwuwarstwowa. Ważne jest umieszczenie warstwy sygnałowej blisko płaszczyzny zasilania. Korzystanie z dobrego oprogramowania do projektowania PCB może pomóc w wyborze odpowiednich materiałów i wykonaniu obliczeń impedancji.