बहुपरत पीसीबी डिजाइन में ईएमआई समस्या को कैसे हल करें?

क्या आप जानते हैं कि मल्टी लेयर पीसीबी डिजाइन के समय ईएमआई समस्या को कैसे हल किया जाए?

मैं आपको बता दूँ!

ईएमआई समस्याओं को हल करने के कई तरीके हैं। आधुनिक ईएमआई दमन विधियों में शामिल हैं: ईएमआई दमन कोटिंग का उपयोग करना, उपयुक्त ईएमआई दमन भागों और ईएमआई सिमुलेशन डिजाइन का चयन करना। सबसे बुनियादी पीसीबी लेआउट के आधार पर, यह पत्र ईएमआई विकिरण और पीसीबी डिजाइन कौशल को नियंत्रित करने में पीसीबी स्टैक के कार्य पर चर्चा करता है।

पावर बस

आईसी के पावर पिन के पास उपयुक्त कैपेसिटेंस रखकर आईसी के आउटपुट वोल्टेज जंप को तेज किया जा सकता है। हालाँकि, यह समस्या का अंत नहीं है। संधारित्र की सीमित आवृत्ति प्रतिक्रिया के कारण, संधारित्र के लिए पूर्ण आवृत्ति बैंड में आईसी आउटपुट को सफाई से चलाने के लिए आवश्यक हार्मोनिक शक्ति उत्पन्न करना असंभव है। इसके अलावा, पावर बस पर गठित क्षणिक वोल्टेज डिकॉउलिंग पथ के अधिष्ठापन के दोनों सिरों पर वोल्टेज ड्रॉप का कारण होगा। ये क्षणिक वोल्टेज मुख्य आम मोड ईएमआई हस्तक्षेप स्रोत हैं। हम इन समस्याओं को कैसे हल कर सकते हैं?

हमारे सर्किट बोर्ड पर आईसी के मामले में, आईसी के चारों ओर बिजली की परत को एक अच्छा उच्च-आवृत्ति संधारित्र माना जा सकता है, जो कि असतत संधारित्र द्वारा लीक की गई ऊर्जा को इकट्ठा कर सकता है जो स्वच्छ आउटपुट के लिए उच्च-आवृत्ति ऊर्जा प्रदान करता है। इसके अलावा, एक अच्छी बिजली की परत का अधिष्ठापन छोटा है, इसलिए प्रारंभ करनेवाला द्वारा संश्लेषित क्षणिक संकेत भी छोटा होता है, जिससे आम मोड ईएमआई कम हो जाता है।

बेशक, बिजली की आपूर्ति परत और आईसी बिजली आपूर्ति पिन के बीच का संबंध यथासंभव छोटा होना चाहिए, क्योंकि डिजिटल सिग्नल का बढ़ता किनारा तेज और तेज है। आईसी पैड पर स्थित पैड से इसे सीधे कनेक्ट करना बेहतर होता है, जिस पर अलग से चर्चा करने की आवश्यकता होती है।

आम मोड ईएमआई को नियंत्रित करने के लिए, बिजली की परत को सड़ने में मदद करने के लिए बिजली की परतों की एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई जोड़ी होनी चाहिए और पर्याप्त रूप से कम अधिष्ठापन होना चाहिए। कुछ लोग पूछ सकते हैं, यह कितना अच्छा है? उत्तर बिजली की परत, परतों के बीच की सामग्री, और ऑपरेटिंग आवृत्ति (यानी, आईसी वृद्धि समय का एक कार्य) पर निर्भर करता है। सामान्य तौर पर, बिजली की परतों का अंतर 6mil होता है, और इंटरलेयर FR4 सामग्री है, इसलिए बिजली परत के प्रति वर्ग इंच के बराबर समाई लगभग 75pF है। जाहिर है, परत जितनी छोटी होगी, कैपेसिटी उतनी ही बड़ी होगी।

100-300ps के उदय समय के साथ कई उपकरण नहीं हैं, लेकिन आईसी की वर्तमान विकास दर के अनुसार, 100-300ps की सीमा में वृद्धि समय वाले उपकरण उच्च अनुपात पर कब्जा कर लेंगे। 100 से 300 पीएस वृद्धि समय वाले सर्किट के लिए, 3 सैन्य परत रिक्ति अब अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए लागू नहीं होती है। उस समय, यह आवश्यक है कि 1 मीटर से कम की इंटरलेयर स्पेसर के साथ डाइल्यूशन तकनीक को अपनाया जाए और एफआर 4 ढांकता हुआ पदार्थ को उच्च ढांकता हुआ निरंतर सामग्री के साथ बदल दिया जाए। अब, सिरेमिक और पॉटेड प्लास्टिक्स 100 से 300ps की वृद्धि समय सर्किट की डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं।

हालांकि भविष्य में नई सामग्रियों और विधियों का उपयोग किया जा सकता है, आम 1 से 3 एनएस वृद्धि समय सर्किट, 3 से 6 मील की दूरी पर रिक्ति, और एफआर 4 ढांकता हुआ सामग्री आमतौर पर उच्च अंत हार्मोनिक्स को संभालने और क्षणिक संकेतों को कम करने के लिए पर्याप्त है, जो कि पर्याप्त हैं: , आम मोड EMI को बहुत कम किया जा सकता है। इस पत्र में, पीसीबी स्तरित स्टैकिंग का डिज़ाइन उदाहरण दिया गया है, और परत रिक्ति को 3 से 6 मील माना जाता है।

विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण

सिग्नल राउटिंग के दृष्टिकोण से, एक अच्छी लेयरिंग रणनीति एक या एक से अधिक परतों में सभी सिग्नल निशान लगाने के लिए होनी चाहिए, जो पावर लेयर या ग्राउंड प्लेन के बगल में हैं। बिजली की आपूर्ति के लिए, एक अच्छी लेयरिंग रणनीति यह होनी चाहिए कि पावर लेयर ग्राउंड प्लेन से सटा हो, और पावर लेयर और ग्राउंड प्लेन के बीच की दूरी यथासंभव छोटी होनी चाहिए, जिसे हम "लेयरिंग" स्ट्रैटेजी कहते हैं।

पीसीबी स्टैक

किस तरह की स्टैकिंग रणनीति ढाल और ईएमआई को दबाने में मदद कर सकती है? निम्न स्तरित स्टैकिंग योजना मानती है कि बिजली की आपूर्ति धारा एक परत पर बहती है और एक ही परत के विभिन्न भागों में एकल वोल्टेज या कई वोल्टेज वितरित किए जाते हैं। कई बिजली परतों के मामले पर बाद में चर्चा की जाएगी।

4-प्लाई प्लेट

4-प्लाई लैमिनेट्स के डिजाइन में कुछ संभावित समस्याएं हैं। सबसे पहले, भले ही सिग्नल परत बाहरी परत में हो और पावर और ग्राउंड प्लेन आंतरिक परत में हो, पावर लेयर और ग्राउंड प्लेन के बीच की दूरी अभी भी बहुत बड़ी है।

यदि लागत की आवश्यकता पहली है, तो पारंपरिक 4-प्लाई बोर्ड के निम्नलिखित दो विकल्पों पर विचार किया जा सकता है। वे दोनों ईएमआई दमन प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं, लेकिन वे केवल उस मामले के लिए उपयुक्त हैं जहां बोर्ड पर घटकों का घनत्व काफी कम है और घटकों के आसपास पर्याप्त क्षेत्र है (बिजली की आपूर्ति के लिए आवश्यक तांबा कोटिंग करने के लिए)।

पहली पसंदीदा योजना है। पीसीबी की बाहरी परतें सभी परतें हैं, और मध्य दो परतें सिग्नल / पावर लेयर्स हैं। सिग्नल लेयर पर बिजली की आपूर्ति को विस्तृत लाइनों के साथ रूट किया जाता है, जो बिजली की आपूर्ति के वर्तमान प्रतिबाधा को कम करता है और सिग्नल के माइक्रोस्ट्रिप पथ के प्रतिबाधा को कम करता है। ईएमआई नियंत्रण के दृष्टिकोण से, यह सबसे अच्छा 4-लेयर पीसीबी संरचना उपलब्ध है। दूसरी योजना में, बाहरी परत बिजली और जमीन को ले जाती है, और मध्य दो परत सिग्नल को वहन करती है। पारंपरिक 4-लेयर बोर्ड की तुलना में, इस योजना का सुधार छोटा है, और इंटरलेयर प्रतिबाधा पारंपरिक 4-लेयर बोर्ड की तरह अच्छी नहीं है।

यदि वायरिंग प्रतिबाधा को नियंत्रित किया जाना है, तो उपरोक्त स्टैकिंग योजना को बिजली की आपूर्ति और ग्राउंडिंग के तांबे के द्वीप के नीचे तारों को बिछाने के लिए बहुत सावधान रहना चाहिए। इसके अलावा, बिजली की आपूर्ति या स्ट्रैटम पर तांबे के द्वीप को डीसी और कम आवृत्ति के बीच कनेक्टिविटी सुनिश्चित करने के लिए जितना संभव हो उतना जुड़ा होना चाहिए।

6-प्लाई प्लेट

यदि 4-परत बोर्ड पर घटकों का घनत्व बड़ा है, तो 6-परत प्लेट बेहतर है। हालांकि, 6-लेयर बोर्ड के डिजाइन में कुछ स्टैकिंग योजनाओं का परिरक्षण प्रभाव काफी अच्छा नहीं है, और पावर बस का क्षणिक संकेत कम नहीं है। नीचे दो उदाहरणों पर चर्चा की गई है।

पहले मामले में, बिजली की आपूर्ति और जमीन को क्रमशः दूसरी और पांचवीं परतों में रखा गया है। कॉपर क्लैड बिजली की आपूर्ति के उच्च प्रतिबाधा के कारण, यह सामान्य मोड ईएमआई विकिरण को नियंत्रित करने के लिए बहुत प्रतिकूल है। हालांकि, सिग्नल प्रतिबाधा नियंत्रण के दृष्टिकोण से, यह विधि बहुत सही है।

दूसरे उदाहरण में, बिजली की आपूर्ति और जमीन को क्रमशः तीसरी और चौथी परतों में रखा गया है। यह डिजाइन बिजली की आपूर्ति के तांबे की बाधा की समस्या को हल करता है। परत 1 और परत 6 के खराब विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रदर्शन के कारण, अंतर मोड EMI बढ़ जाता है। यदि दो बाहरी परतों पर सिग्नल लाइनों की संख्या कम से कम है और लाइनों की लंबाई बहुत कम है (सिग्नल के उच्चतम हार्मोनिक तरंगदैर्ध्य के 1/20 से कम), तो डिजाइन विभेदक मोड ईएमआई की समस्या को हल कर सकता है। परिणाम दिखाते हैं कि अंतर मोड ईएमआई का दमन विशेष रूप से अच्छा होता है जब बाहरी परत तांबे से भर जाती है और तांबे पहने क्षेत्र (प्रत्येक 1/20 तरंग दैर्ध्य अंतराल) पर आधारित होता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, तांबा रखा जाएगा


पोस्ट समय: जुलाई-29-2020