মাল্টিলেয়ার পিসিবি ডিজাইনে কীভাবে ইএমআই সমস্যা সমাধান করবেন?

মাল্টি-লেয়ার পিসিবি ডিজাইন করার সময় ইএমআই সমস্যা কীভাবে সমাধান করবেন আপনি কি জানেন?

আমি আপনাকে বলছি!

ইএমআই সমস্যা সমাধানের অনেক উপায় আছে।আধুনিক ইএমআই দমন পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে: ইএমআই দমন আবরণ ব্যবহার করা, উপযুক্ত ইএমআই দমন অংশ নির্বাচন করা এবং ইএমআই সিমুলেশন ডিজাইন।সবচেয়ে মৌলিক PCB বিন্যাসের উপর ভিত্তি করে, এই কাগজটি EMI বিকিরণ এবং PCB ডিজাইন দক্ষতা নিয়ন্ত্রণে PCB স্ট্যাকের কার্যকারিতা নিয়ে আলোচনা করে।

পাওয়ার বাস

IC এর পাওয়ার পিনের কাছে উপযুক্ত ক্যাপাসিট্যান্স স্থাপন করে IC এর আউটপুট ভোল্টেজ জাম্পকে ত্বরান্বিত করা যেতে পারে।তবে এখানেই সমস্যার শেষ নেই।ক্যাপাসিটরের সীমিত ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়ার কারণে, সম্পূর্ণ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে পরিষ্কারভাবে IC আউটপুট চালানোর জন্য প্রয়োজনীয় হারমোনিক শক্তি তৈরি করা ক্যাপাসিটরের পক্ষে অসম্ভব।উপরন্তু, পাওয়ার বাসে গঠিত ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ ডিকপলিং পাথের আবেশের উভয় প্রান্তে ভোল্টেজ ড্রপের কারণ হবে।এই ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজগুলি প্রধান সাধারণ মোড ইএমআই হস্তক্ষেপের উত্স।আমরা কিভাবে এই সমস্যাগুলি সমাধান করতে পারি?

আমাদের সার্কিট বোর্ডে IC-এর ক্ষেত্রে, IC-এর চারপাশের পাওয়ার স্তরটিকে একটি ভাল উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ক্যাপাসিটর হিসাবে গণ্য করা যেতে পারে, যা পরিষ্কার আউটপুটের জন্য উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শক্তি সরবরাহকারী বিচ্ছিন্ন ক্যাপাসিটর দ্বারা ফাঁস হওয়া শক্তি সংগ্রহ করতে পারে।এছাড়াও, একটি ভাল পাওয়ার লেয়ারের ইন্ডাকট্যান্স ছোট, তাই ইন্ডাক্টর দ্বারা সংশ্লেষিত ক্ষণস্থায়ী সংকেতটিও ছোট, এইভাবে সাধারণ মোড EMI হ্রাস করে।

অবশ্যই, পাওয়ার সাপ্লাই লেয়ার এবং আইসি পাওয়ার সাপ্লাই পিনের মধ্যে সংযোগটি যতটা সম্ভব ছোট হতে হবে, কারণ ডিজিটাল সিগন্যালের ক্রমবর্ধমান প্রান্তটি দ্রুত এবং দ্রুততর।এটি সরাসরি প্যাডের সাথে সংযোগ করা ভাল যেখানে IC পাওয়ার পিনটি অবস্থিত, যা আলাদাভাবে আলোচনা করা প্রয়োজন।

সাধারণ মোড ইএমআই নিয়ন্ত্রণ করার জন্য, পাওয়ার লেয়ারটি অবশ্যই একটি ভালভাবে ডিজাইন করা পাওয়ার লেয়ার হতে হবে যাতে ডিকপল করতে সাহায্য করে এবং যথেষ্ট কম ইনডাক্টেন্স থাকে।কেউ কেউ প্রশ্ন করতে পারেন, এটা কতটা ভালো?উত্তর নির্ভর করে পাওয়ার স্তর, স্তরগুলির মধ্যে উপাদান এবং অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি (অর্থাৎ, IC বৃদ্ধির সময়ের একটি ফাংশন)।সাধারণভাবে, পাওয়ার স্তরগুলির ব্যবধান 6mil, এবং ইন্টারলেয়ারটি FR4 উপাদান, তাই প্রতি বর্গ ইঞ্চি পাওয়ার স্তরের সমতুল্য ক্যাপাসিট্যান্স প্রায় 75pF।স্পষ্টতই, স্তরের ব্যবধান যত ছোট হবে, ক্যাপাসিট্যান্স তত বড় হবে।

100-300ps এর বৃদ্ধির সময় সহ খুব বেশি ডিভাইস নেই, তবে IC-এর বর্তমান বিকাশের হার অনুসারে, 100-300ps এর রেঞ্জে বৃদ্ধির সময় সহ ডিভাইসগুলি একটি উচ্চ অনুপাত দখল করবে।100 থেকে 300 PS বৃদ্ধির সময় সহ সার্কিটগুলির জন্য, 3 মিল লেয়ার স্পেসিং বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আর প্রযোজ্য নয়।সেই সময়ে, ইন্টারলেয়ার স্পেসিং 1মিলের কম সহ ডিলামিনেশন প্রযুক্তি গ্রহণ করা এবং উচ্চ অস্তরক ধ্রুবক সহ উপাদানের সাথে FR4 অস্তরক উপাদান প্রতিস্থাপন করা প্রয়োজন।এখন, সিরামিক এবং পটেড প্লাস্টিক 100 থেকে 300ps রাইজ টাইম সার্কিটের ডিজাইনের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।

যদিও ভবিষ্যতে নতুন উপকরণ এবং পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে, সাধারণ 1 থেকে 3 এনএস রাইজ টাইম সার্কিট, 3 থেকে 6 মিল লেয়ার স্পেসিং এবং FR4 ডাইলেক্ট্রিক উপকরণগুলি সাধারণত উচ্চ-সম্পদ হারমোনিক্স পরিচালনা করতে এবং ক্ষণস্থায়ী সংকেতগুলিকে যথেষ্ট কম করতে যথেষ্ট, অর্থাৎ , কমন মোডে ইএমআই খুব কম কমানো যায়।এই কাগজে, PCB স্তরযুক্ত স্ট্যাকিংয়ের নকশা উদাহরণ দেওয়া হয়েছে, এবং স্তরের ব্যবধানটি 3 থেকে 6 mil ধরে নেওয়া হয়েছে।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং

সিগন্যাল রাউটিং দৃষ্টিকোণ থেকে, একটি ভাল লেয়ারিং কৌশল হল সমস্ত সিগন্যাল ট্রেসগুলিকে এক বা একাধিক স্তরে স্থাপন করা উচিত, যেগুলি পাওয়ার স্তর বা গ্রাউন্ড প্লেনের পাশে থাকে৷পাওয়ার সাপ্লাইয়ের জন্য, একটি ভাল লেয়ারিং কৌশল হওয়া উচিত যে পাওয়ার লেয়ারটি গ্রাউন্ড প্লেনের সংলগ্ন হওয়া উচিত এবং পাওয়ার লেয়ার এবং গ্রাউন্ড প্লেনের মধ্যে দূরত্ব যতটা সম্ভব ছোট হওয়া উচিত, যেটিকে আমরা "লেয়ারিং" কৌশল বলি।

পিসিবি স্ট্যাক

কোন ধরনের স্ট্যাকিং কৌশল ইএমআইকে রক্ষা করতে এবং দমন করতে সাহায্য করতে পারে?নিম্নলিখিত স্তরযুক্ত স্ট্যাকিং স্কিম অনুমান করে যে পাওয়ার সাপ্লাই কারেন্ট একটি একক স্তরে প্রবাহিত হয় এবং একই স্তরের বিভিন্ন অংশে একক ভোল্টেজ বা একাধিক ভোল্টেজ বিতরণ করা হয়।একাধিক পাওয়ার লেয়ারের ক্ষেত্রে পরে আলোচনা করা হবে।

4-প্লাই প্লেট

4-প্লাই ল্যামিনেটের ডিজাইনে কিছু সম্ভাব্য সমস্যা রয়েছে।প্রথমত, এমনকি যদি সিগন্যাল স্তরটি বাইরের স্তরে থাকে এবং পাওয়ার এবং গ্রাউন্ড প্লেনটি ভিতরের স্তরে থাকে, তবুও পাওয়ার স্তর এবং গ্রাউন্ড প্লেনের মধ্যে দূরত্ব এখনও অনেক বেশি।

যদি খরচের প্রয়োজনীয়তা প্রথম হয়, তাহলে প্রচলিত 4-প্লাই বোর্ডের নিম্নলিখিত দুটি বিকল্প বিবেচনা করা যেতে পারে।উভয়ই ইএমআই দমন কার্যকারিতা উন্নত করতে পারে, তবে এগুলি শুধুমাত্র সেই ক্ষেত্রে উপযুক্ত যেখানে বোর্ডে উপাদানগুলির ঘনত্ব যথেষ্ট কম এবং উপাদানগুলির চারপাশে পর্যাপ্ত এলাকা রয়েছে (বিদ্যুৎ সরবরাহের জন্য প্রয়োজনীয় তামার আবরণ স্থাপন করার জন্য)।

প্রথমটি পছন্দের স্কিম।PCB-এর বাইরের স্তরগুলি হল সমস্ত স্তর, এবং মাঝের দুটি স্তর হল সংকেত/শক্তি স্তর।সিগন্যাল লেয়ারে পাওয়ার সাপ্লাইকে প্রশস্ত লাইন দিয়ে রুট করা হয়, যা পাওয়ার সাপ্লাই কারেন্টের পথের প্রতিবন্ধকতা কম করে এবং সিগন্যাল মাইক্রোস্ট্রিপ পাথের প্রতিবন্ধকতা কম করে।ইএমআই নিয়ন্ত্রণের দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি সেরা 4-স্তর পিসিবি কাঠামো উপলব্ধ।দ্বিতীয় স্কিমে, বাইরের স্তর শক্তি এবং স্থল বহন করে এবং মাঝের দুটি স্তর সংকেত বহন করে।ঐতিহ্যগত 4-স্তর বোর্ডের তুলনায়, এই স্কিমটির উন্নতি ছোট, এবং ইন্টারলেয়ার প্রতিবন্ধকতা প্রথাগত 4-স্তর বোর্ডের মতো ভাল নয়।

তারের প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ করতে হলে, উপরের স্ট্যাকিং স্কিমটি পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ডিংয়ের তামার দ্বীপের নীচে তারের স্থাপন করার জন্য খুব সতর্কতা অবলম্বন করা উচিত।উপরন্তু, ডিসি এবং কম ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে সংযোগ নিশ্চিত করার জন্য পাওয়ার সাপ্লাই বা স্ট্র্যাটামের তামার দ্বীপটিকে যতটা সম্ভব আন্তঃসংযুক্ত করা উচিত।

6-প্লাই প্লেট

4-স্তর বোর্ডে উপাদানগুলির ঘনত্ব বড় হলে, 6-স্তর প্লেটটি ভাল।যাইহোক, 6-লেয়ার বোর্ডের ডিজাইনে কিছু স্ট্যাকিং স্কিমের শিল্ডিং ইফেক্ট যথেষ্ট ভালো নয় এবং পাওয়ার বাসের ক্ষণস্থায়ী সিগন্যাল কমে যায় না।দুটি উদাহরণ নীচে আলোচনা করা হয়েছে.

প্রথম ক্ষেত্রে, বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং স্থল যথাক্রমে দ্বিতীয় এবং পঞ্চম স্তরে স্থাপন করা হয়।তামা পরিহিত বিদ্যুৎ সরবরাহের উচ্চ প্রতিবন্ধকতার কারণে, সাধারণ মোড ইএমআই বিকিরণ নিয়ন্ত্রণ করা খুবই প্রতিকূল।যাইহোক, সংকেত প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণের দৃষ্টিকোণ থেকে, এই পদ্ধতিটি খুবই সঠিক।

দ্বিতীয় উদাহরণে, পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ড যথাক্রমে তৃতীয় এবং চতুর্থ স্তরে স্থাপন করা হয়েছে।এই নকশাটি পাওয়ার সাপ্লাইয়ের তামার আবৃত প্রতিবন্ধকতার সমস্যার সমাধান করে।লেয়ার 1 এবং লেয়ার 6 এর দুর্বল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং পারফরম্যান্সের কারণে, ডিফারেনশিয়াল মোড EMI বৃদ্ধি পায়।যদি দুটি বাইরের স্তরে সংকেত লাইনের সংখ্যা সর্বনিম্ন হয় এবং লাইনগুলির দৈর্ঘ্য খুব ছোট হয় (সংকেতের সর্বোচ্চ সুরেলা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের 1/20 এর কম), নকশাটি ডিফারেনশিয়াল মোড EMI-এর সমস্যার সমাধান করতে পারে।ফলাফলগুলি দেখায় যে ডিফারেনশিয়াল মোড ইএমআই-এর দমন বিশেষত ভাল যখন বাইরের স্তরটি তামা দিয়ে ভরা হয় এবং তামার আবৃত অঞ্চলটি গ্রাউন্ডেড থাকে (প্রতি 1 / 20 তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ব্যবধানে)।উপরে উল্লিখিত হিসাবে, তামা পাড়া হবে


পোস্টের সময়: জুলাই-২৯-২০২০