ジャンパー コンデンサやデカップリング コンデンサによっていくつかの問題は解決される可能性がありますが、コンデンサ、ビア、パッド、配線の全体的なインピーダンスを考慮する必要があります。

この記事ではEMCについて紹介します。 プリント基板設計 PCB レイヤ化戦略、レイアウト スキル、配線ルールの 3 つの側面からテクノロジーを開発します。

PCB レイヤ化戦略

回路基板設計における厚さ、ビアプロセス、層の数は問題を解決する鍵ではありません。適切な積層は、電源バスのバイパスとデカップリングを確実にし、電源層またはグランド層の過渡電圧を最小限に抑えることになります。信号と電源の電磁界をシールドする鍵です。

信号トレースの観点から見ると、適切な階層化戦略は、すべての信号トレースを 1 つまたは複数の層に配置し、これらの層を電源層またはグランド層の隣に配置することです。電源の場合、適切な階層化戦略は、電源層がグランド層に隣接し、電源層とグランド層の間の距離が可能な限り小さくなるようにすることです。これが「階層化」戦略について話していることです。以下では、優れた PCB レイヤ化戦略について具体的に説明します。

1. 配線層の投影面がリフロープレーン層の領域内にあること。配線層がリフロープレーン層の投影領域内にない場合、配線時に投影領域外に信号線が存在することになり、「エッジ放射」の問題が発生したり、信号ループの面積が増大したりするため、ディファレンシャルモード放射が増加します。

2. 隣接する配線層を設置しないようにしてください。隣接する配線層上の平行な信号トレースは信号クロストークを引き起こす可能性があるため、隣接する配線層を回避できない場合は、2 つの配線層間の層間隔を適切に広げ、配線層とその信号回路の間の層間隔を狭くする必要があります。

3. 隣接する平面レイヤーは、投影平面が重ならないようにする必要があります。突起が重なると層間の結合容量により層間のノイズが結合してしまうためである。

多層基板設計

クロック周波数が 5MHz を超える場合、または信号の立ち上がり時間が 5ns 未満の場合、信号ループ領域を適切に制御するために、通常は多層基板設計が必要です。多層基板を設計するときは、次の原則に注意する必要があります。

1. キー配線層 (クロック ライン、バス、インターフェイス信号ライン、高周波ライン、リセット信号ライン、チップ セレクト信号ライン、およびさまざまな制御信号ラインが配置されている層) は、完全なグランド プレーンに隣接している必要があります。図 1 に示すように、2 つのグランド プレーンの間。

主要な信号線は通常、強い放射線または非常に敏感な信号線です。グランドプレーンの近くに配線すると、信号ループ面積が減少し、その放射強度が減少したり、耐干渉能力が向上したりすることができます。

2. 電源プレーンは、隣接するグランド プレーンに対して後退する必要があります (推奨値 5H ～ 20H)。図 2 に示すように、電源プレーンをリターン グランド プレーンに対して後退させると、「エッジ放射」問題を効果的に抑制できます。

さらに、図 3 に示すように、ボードの主動作電源プレーン (最も広く使用されている電源プレーン) をグランド プレーンの近くに配置して、電源電流のループ面積を効果的に削減する必要があります。

3. 基板の TOP 層と BOTTOM 層に 50MHz 以上の信号線がないかどうか。その場合、高周波信号を 2 つのプレーン層の間で移動させて、空間への放射を抑制するのが最善です。

単層基板と二層基板の設計

単層基板と二層基板の設計では、主要な信号線と電源線の設計に注意する必要があります。電源電流ループの面積を減らすために、電源トレースの隣に平行にアース線を配置する必要があります。

図4に示すように、単層基板のキー信号線の両側に「ガイドグランド線」を配線します。 2層基板のキー信号線は投影面上で広い面積のグランドを確保する必要があります。 、または単層基板と同じ方法で、図5に示すように「ガイドグランド線」を設計します。キー信号線の両側にある「ガードグランド線」により、信号ループ面積を削減できる一方で、信号線と他の信号線との間のクロストークも防止します。

PCB レイアウトのスキル

PCB レイアウトを設計するときは、図 6 に示すように、信号の流れの方向に沿って直線に配置するという設計原則を十分に守り、前後のループを避けるようにしてください。これにより、信号の直接結合が回避され、信号品質に影響を与える可能性があります。 。

さらに、回路と電子部品間の相互干渉や結合を防ぐために、回路の配置と部品のレイアウトは次の原則に従う必要があります。

1. 「クリーン グラウンド」インターフェイスが基板上に設計されている場合、フィルタリングおよび絶縁コンポーネントは、「クリーン グラウンド」と動作グラウンドの間の絶縁バンド上に配置する必要があります。これにより、フィルタリングまたは絶縁デバイスが平面層を介して相互に結合することが防止され、効果が弱まります。さらに、「きれいな地面」には、フィルタリングおよび保護装置を除いて、他の装置を配置することはできません。

2. 複数のモジュール回路を同一基板上に配置する場合、デジタル回路、アナログ回路、高速回路、低速回路間の相互干渉を避けるため、高速回路と低速回路を分けてレイアウトしてください。 -スピードサーキット。また、高速、中速、低速の回路が基板上に同時に存在する場合、高周波回路ノイズがインターフェースを介して放射することを避けるために、図 7 のレイアウト原則をとるべきです。

3. 回路基板の電源入力ポートのフィルタ回路は、フィルタ回路の再結合を避けるためにインターフェイスの近くに配置する必要があります。

4. 図 9 に示すように、インターフェイス回路のフィルタリング、保護、および絶縁コンポーネントはインターフェイスの近くに配置され、保護、フィルタリング、および絶縁の効果を効果的に実現できます。インターフェースにフィルタと保護回路の両方がある場合、最初に保護し、次にフィルタリングするという原理になります。保護回路は外部の過電圧、過電流抑制に使用されているため、フィルタ回路の後段に保護回路を配置すると過電圧、過電流によりフィルタ回路が破損します。

また、回路の入出力線が結合するとフィルタ、絶縁、保護の効果が弱まりますので、フィルタ回路（フィルタ）、絶縁、保護回路の入力線と出力線が接触しないように注意してください。レイアウト中に相互に結合します。

5. 敏感な回路またはコンポーネント (リセット回路など) は、ボードの各端、特にボード インターフェイスの端から少なくとも 1000 ミル離す必要があります。


6. エネルギー貯蔵コンデンサと高周波フィルタコンデンサは、大電流のループ面積を減らすために、電流変化の大きいユニット回路またはデバイス（電源モジュールの入出力端子、ファン、リレーなど）の近くに配置する必要があります。ループします。

7. フィルター回路が再び干渉されるのを防ぐために、フィルター コンポーネントは並べて配置する必要があります。

8. 水晶、水晶発振器、リレー、スイッチング電源などの強力な放射線デバイスをボード インターフェイス コネクタから少なくとも 1000 ミル離してください。このようにして、干渉を外部に直接放射したり、電流を出力ケーブルに結合して外部に放射したりすることができます。

REALTER: プリント基板、PCB 設計、 PCB アセンブリ