PCB設計におけるEMCのバイパスおよびデカップリング設計

PCB設計におけるEMCのバイパスおよびデカップリング設計

回路基板工場は、設計された製品の回路基板設計における電磁適合性設計のバイパスおよびデカップリング設計について説明します

バイパスおよびデカップリング設計

バイパスとは、コンポーネントまたはケーブルからの不要なコモン モード RF エネルギーの伝達を指します。 バイパスコンデンサの主な機能は、敏感な領域に入る不要なエネルギーを排除するために、AC成分を生成することです。 デカップリングとは、コンポーネントの切り替え時に高周波コンポーネントから配電ネットワークに入る RF エネルギーを除去することです。 デカップリング コンデンサの主な機能は、基板上のスイッチング ノイズの伝達を低減し、ノイズをグランドに導くために、コンポーネントにローカル DC 電源を提供することです。

3.1 静電容量の選択

バイパス コンデンサとデカップリング コンデンサを選択する場合、必要なコンデンサの自己共振周波数は、論理系列と使用されるクロック速度によって計算でき、容量値は、回路内の周波数と容量リアクタンスに従って選択できます。 スルー ホール コンデンサではなく、可能な限りリード インダクタンスの小さい SMT コンデンサをパッケージ スケールとして選択する必要があります。 さらに、並列デカップリング コンデンサは、より広い動作周波数帯域を提供し、接地の不均衡を減らすために、製品設計でよく使用されます。 並列コンデンサシステムでは、動作周波数が自己共振周波数よりも高い場合、大きなコンデンサは誘導インピーダンスを示し、周波数の増加とともに増加します。 小さな静電容量は容量性インピーダンスであり、周波数の増加とともに減少し、コンデンサ回路全体のインピーダンスは単一のコンデンサのインピーダンスよりも小さくなります。

3.2 バイパスコンデンサ構成

バイパス コンデンサは、一般に高周波バイパス デバイスとして使用され、パワー モジュールの過渡電力供給の要件を軽減します。 一般的に、バイパスコンデンサにはアルミ電解コンデンサやタンタルコンデンサが適しています。 それらの静電容量値は、PCB ボード上の過渡電流の要件に依存し、通常は 10 ～ 470LF の範囲内です。 PCB基板上に集積回路、高速スイッチング回路、および長いリードを持つ電源が多数ある場合は、大容量のコンデンサを選択する必要があります。

3.3 デカップリングコンデンサの構成

(1) 電源入力端子には 10~100LF の電解コンデンサが接続されています。 可能であれば、100LF 以上に接続することをお勧めします。

(2) 原則として、各集積回路チップには 0.01pF のセラミック チップ コンデンサを搭載する必要があります。 プリント基板間のギャップが不十分な場合は、1～10pF のタンタル コンデンサを 4～8 チップごとに配置できます。

(3) RAM や ROM メモリ デバイスなど、ノイズ耐性が弱く、シャットダウン時の電源変動が大きいデバイスでは、デカップリング コンデンサをチップの電源ラインとグランド ワイヤの間に直接接続する必要があります。

(4) コンデンサのリードは長すぎてはならず、特に高周波バイパス コンデンサにはリードがありません。

(5) プリント基板には、コンタクタ、リレー、ボタンなどの部品があるため、動作時に大きな火花放電が発生するため、RC 回路を使用して放電電流を吸収する必要があります。 通常、R は 1 ～ 2K、C は 2.2 ～ 47LF です。

(6) CMOS は入力インピーダンスが高く、誘導を受けやすいので、使用時は未使用端を接地するか正電源に接続してください。

4 ミックスドシグナル基板の設計

グランドへの電流リターンのパスとモードを理解することは、混合信号回路基板設計を最適化するための鍵です。 信号電流がどこに流れるかを考慮するだけでなく、電流の特定の経路を無視する必要があります。 グランド配線層を分割し、分割間のギャップを介して配線する必要がある場合は、分割されたグランド間を 1 点接続して、2 つのグランド間の接続ブリッジを形成し、その接続を介して配線を配線できます。 橋。 このように、各信号線の下に直流帰還経路を設けることができるので、形成されるループ面積は非常に小さい。 ミックスド シグナル PCB 設計プロセスでは、次の点に注意する必要があります。

(1) プリント基板をアナログ部とデジタル部に独立に分割し、アナログ電源とデジタル電源の分割を実現し、A/D コンバータをパーティションをまたいで配置。

(2) 地面を分断しないでください。 回路基板のアナログ部分とデジタル部分の下に均一に置きます。

（3）回路基板のすべての層で、デジタル信号は回路基板のデジタル部分にのみ配線でき、アナログ信号は回路基板のアナログ部分にのみ配線できます。

(4) 配線は、分割された電源プレーンの隙間を横切らず、分割された電源プレーンの隙間を横切らなければならない信号線は、大面積に隣接する配線層に配置されること。

(5) 実際の流路と帰還地電流のモードを分析します。

(6) 正しいレイアウトとルーティング規則を採用する。

一言で言えば、電子製品の複雑化、高速化、強化に伴い、PCB ボードの設計要件はますます高くなり、特に電磁適合性の設計問題はますます顕著になっています。 電磁適合性を解決するための重要な問題は、電源、グランド、バイパス、デカップリング、および混合信号回路の合理的な設計です。