Hauries de conèixer la regla 20H en el disseny de PCB. Aquesta regla diu que la vora del pla de potència ha d'estar lluny de la vora de la capa de senyal. Hauria d'estar com a mínim a vint vegades l'alçada del dielèctric. Això ajuda a reduir la interferència electromagnètica. També millora la integritat del senyal. L'ús de la regla 20H manté els circuits silenciosos. També fa que funcionin bé i es mantinguin fiables.
Sortides de claus
La regla 20H diu que la vora del pla de potència ha d'estar lluny de la vora del pla de terra. Ha d'estar com a mínim a vint vegades l'alçada del dielèctric. Aquest espai ajuda a aturar les interferències electromagnètiques. També millora els senyals.
L'ús de la regla 20H ajuda a que la teva PCB superi les proves d'EMI. Manté els camps elèctrics dins de la placa. Això redueix la possibilitat que els senyals dolents perjudiquin el funcionament de la placa.
La regla de les 20H millora la qualitat del senyal. Redueix el soroll i les fallades. Això ajuda a que els senyals ràpids es moguin suaument per la placa de circuit imprès.
Un bon apilament i una bona disposició són importants quan s'utilitza la regla de les 20H. Un disseny intel·ligent manté l'espai adequat. També fa que el tauler funcioni millor i duri més.
Prova sempre el disseny de la teva PCB després d'utilitzar la regla de les 20H. Això comprova si el disseny funciona bé. T'ajuda a trobar i solucionar problemes aviat.
Regla de les 20H en el disseny de PCB
Definició de 20H
Us podeu preguntar què és la regla 20H en el disseny de PCB. La regla 20H és una guia que ajuda a aturar les interferències electromagnètiques a la placa. Diu que heu de mantenir la vora del pla d'alimentació almenys vint vegades l'alçada de la capa dielèctrica lluny de la vora del pla de terra. Aquest espai és important perquè redueix la possibilitat que senyals no desitjats surtin de les vores de la PCB. Quan utilitzeu el principi 20H, manteniu el camp elèctric dins de la placa. Això fa que el vostre disseny funcioni millor i manté els vostres circuits funcionant correctament. La regla 20H és molt útil quan utilitzeu senyals d'alta velocitat o canvis ràpids de corrent, com ara quan el temps de pujada o baixada és inferior a 1 nanosegon.
Consell: si voleu menys diafonia i una millor compatibilitat electromagnètica, mireu sempre l'espai entre els plans d'alimentació i de terra. La regla de les 20H és una manera fàcil de comprovar-ho.
Origen i finalitat
La regla de les 20H no es va crear per accident. W. Michael King va compartir aquesta idea per primera vegada el 1980. Més tard, Mark I. Meltrose la va explicar amb més detall al seu llibre. Molts enginyers ara utilitzen aquesta regla com a part normal del disseny d'emi. La regla de les 20H s'utilitza per solucionar problemes que es produeixen en el disseny modern de circuits impresos. Aquests són alguns dels problemes principals amb què ajuda:
Ajuda a reduir les interferències electromagnètiques , que empitjoren a mesura que augmenten les freqüències de funcionament.
Podeu utilitzar-lo com una manera senzilla de reduir les EMI en projectes de PCB d'alta velocitat.
La regla s'ha provat amb dades reals i models informàtics, demostrant que funciona bé per aturar senyals no desitjats.
També veureu que els estàndards de la indústria parlen de la regla 20H. Aquests estàndards diuen que cal mantenir l'espai entre les traces de senyal d'alta velocitat i el pla de referència com a mínim vint vegades l'alçada de la traça per sobre del pla. Això ajuda a aturar la diafonia i manté la PCB funcionant correctament. El principi 20H també diu que cal mantenir prou espai entre la capa de potència i la capa de terra. En fer això, s'atura la radiació de vora i es millora el disseny per a la compatibilitat electromagnètica.
Per què 20H és important per a PCB
Reducció d'EMI
Voleu que la vostra placa de circuit imprès superi les proves d'interferència electromagnètica. La regla de les 20 hores us ajuda a fer-ho. Quan seguiu la regla de les 20 hores, manteniu la vora del pla d'alimentació allunyada de la vora del pla de terra. Aquest espai evita que els camps elèctrics forts s'escapin de la placa. Veieu menys interferència electromagnètica perquè els camps no arriben a l'exterior.
La taula següent mostra com la regla de les 20 hores redueix les emissions radiades en plaques multicapa:
Disseny de PCB | Emissions radiades (dB) |
|---|---|
Regla de les 20 H | 3.6 de 4.4 |
No hi ha la regla de les 20-H | 0 (línia de referència) |
Mode TMlO | 7 (diferència) |
Quan utilitzeu la regla de les 20 hores, podeu reduir les emissions fins a 4.4 dB. Això significa que el disseny de la vostra placa de circuit imprès tindrà més possibilitats de complir amb els estàndards estrictes d'EMI. També reduïu el risc que la vostra placa causi problemes a altres dispositius.
Nota: Unes emissions més baixes signifiquen que el vostre producte és més segur i fiable.
Beneficis de la integritat del senyal
Voleu que el senyal es mantingui net mentre es mou per la placa. La regla de les 20 hores us ajuda a mantenir el senyal fort i clar. Quan separeu els plans d'alimentació i de terra almenys vint vegades el gruix del dielèctric, atureu la radiació de franges. Això manté l'energia dins de la placa i allunyada de les vores.
Notareu menys problemes tècnics i menys soroll als vostres circuits. Els vostres senyals d'alta velocitat viatjaran amb menys pèrdues. Això fa que la vostra placa de circuit imprès funcioni millor, especialment quan utilitzeu xips ràpids o peces sensibles. Una bona integritat del senyal significa que la vostra placa funcionarà com espereu cada vegada que l'encengueu.
Com funciona 20H en PCB
Principi de 20H
Utilitzeu el principi de les 20h per controlar com es comporten els camps elèctrics dins del disseny de la vostra placa de circuit imprès. Aquesta regla prové de les idees de compatibilitat electromagnètica. Us diu que heu d'allunyar la vora del pla de potència almenys vint vegades l'alçada del dielèctric des de la vora del pla de terra. Quan feu això, manteniu la major part del camp elèctric dins de la placa. Eviteu que es filtri i causi problemes.
El principi de les 20 h funciona millor quan es tenen canvis ràpids de corrent, com ara temps de pujada o baixada inferiors a 1 nanosegon.
Heu de col·locar el pla d'alimentació dins del tauler, amb capes de terra al seu voltant.
Aquesta configuració us ajuda a mantenir les línies de senyal tranquil·les i estables.
Si segueixes la regla de les 20 hores, faràs que la teva placa sigui més segura i fiable. També ajudaràs els teus circuits a superar proves d'EMI exigents.
Supressió de la radiació de vora
Voleu evitar que els camps elèctrics s'escapen per les vores de les capes. La regla de les 20 h us ajuda a fer-ho confinant els camps dins del pla de terra. Quan retreieu el pla de potència 20 h, atrapeu aproximadament el 70% del camp elèctric. Si el retireu encara més, com ara 100 h, podeu atrapar fins a un 98%.
Distància de retracció | Confinament de camp elèctric |
|---|---|
20H | ~ 70% |
100H | ~ 98% |
Els majors beneficis es veuen en el disseny de circuits impresos d'alta velocitat , com ara plaques de radiofreqüència, comunicació i automoció. A continuació s'explica com s'aplica la regla:
Indenteu el pla de potència 20h des de la vora del pla de terra.
Aquest pas redueix la radiació de vora entre 30 i 40 dB.
Mantingueu el senyal net i la placa silenciosa. També us assegureu que les línies no captin soroll no desitjat. La regla de les 20 hores us ofereix una manera senzilla d'augmentar el rendiment i controlar les EMI.
Aplicació de 20H en el disseny de PCB
Pautes d'apilament
Cal triar l'apilament correcte quan s'aplica la regla 20H en el disseny de PCB multicapa. L'apilament decideix com funcionen les capes juntes i com de bé la placa controla les interferències electromagnètiques. A continuació es mostren dues solucions principals per a l'apilament:
Solució | Descripció |
|---|---|
Primera solució | Feu servir això quan tingueu molts xips a la placa. Col·loqueu la capa de terra al costat de la capa de senyal amb més traces. Aquesta configuració millora la integritat del senyal i ajuda a suprimir la radiació. També reflecteix la regla 20H mantenint la vora del pla de potència allunyada de la vora del pla de terra. |
Segona solució | Trieu això per a plaques amb menys xips i prou espai al seu voltant. Col·loqueu capes de terra a l'exterior i capes de senyal/potència al mig. Aquesta estructura protegeix els senyals i controla la impedància. Funciona millor per al control d'EMI en una placa de 4 capes. |
Notes addicionals | Augmenteu la distància entre les capes de senyal i d'alimentació. Feu que les direccions de traça siguin verticals per evitar la diafonia. Controleu l'àrea de la placa perquè coincideixi amb la regla de 20H. Connecteu l'alimentació i el coure de terra per a una bona conductivitat. |
Consell: Comproveu sempre el vostre stackup abans de començar a fer el routing. Un bon stackup us ajuda a seguir la regla de les 20 hores i manté la vostra placa quieta.
Consideracions de maquetació
Heu de parar atenció als detalls del disseny quan feu servir la regla dels 20H. Aquesta regla us ajuda a controlar el camp elèctric entre les capes d'energia i de terra. Reduïu el pla d'energia cap a dins en 20H. Aquest pas manté la major part del camp elèctric dins de la vora del terra i redueix la interferència electromagnètica.
Aquí teniu els passos importants de disseny:
Aplica la regla 20H per reduir l'acoblament del pla en dissenys d'alta velocitat.
Assegureu-vos que el pla d'alimentació sigui com a mínim 20H més petit que el pla de terra.
Aquest mètode limita les fuites d'energia de radiofreqüència i millora la compatibilitat electromagnètica.
També heu de tenir en compte els errors comuns:
Els buits o les escletxes en el revestiment poden aturar el flux de corrent i causar mal funcionament.
Les estelles poden crear curtcircuits formant connexions no desitjades.
La manca de màscara de soldadura entre els pads pot provocar ponts de soldadura.
Les trampes d'àcid poden debilitar les connexions durant el gravat.
Massa interferències electromagnètiques poden fer que el vostre producte falli.
Si no hi ha prou espai entre el coure i la vora, hi haurà curtcircuits i corrosió.
Nota: Una disposició acurada i unes eleccions d'apilament us ajuden a treure el màxim profit de la regla de les 20H. Mantingueu el disseny de la vostra placa de circuit imprès resistent i fiable.
Beneficis de 20H en PCB
Control EMI
Voleu que la vostra placa de circuit imprès superi les proves d'EMI i funcioni bé en qualsevol entorn. La regla de les 20H us proporciona una eina potent per controlar la interferència electromagnètica. Quan reduïu la vora del pla de potència 20 vegades l'alçada del dielèctric, atrapeu la major part del camp elèctric dins de la placa. Aquest pas evita que la placa actuï com una antena.
Podeu veure resultats reals quan feu servir la regla dels 20H. Els enginyers han mesurat la diferència d'emissions amb i sense aquesta regla. Aquí teniu algunes conclusions clau:
Podeu veure un augment de 3.6 dB en les emissions en mode TM10 quan utilitzeu la regla 20H.
Les emissions mesurades poden diferir uns 7 dB en el mode TM10 en comparació amb el que prediu la teoria.
Aquestes xifres mostren que la regla 20H marca una diferència real en el control d'EMI. Reduïu el risc que la vostra placa causi problemes a altres dispositius. També faciliteu el compliment dels estàndards estrictes de la indústria.
Consell: una EMI més baixa significa que és menys probable que el vostre producte no suspengui les proves de compliment. Estalvieu temps i diners durant la certificació.
Rendiment millorat
Voleu que els vostres circuits funcionin ràpidament i siguin fiables. La regla de les 20H us ajuda a assolir aquest objectiu. En mantenir el camp elèctric dins de la placa, protegiu els vostres senyals del soroll exterior. Els vostres senyals d'alta velocitat es mantenen nets mentre viatgen per la placa de circuit imprès.
També obtens una millor integritat del senyal. Això significa que les teves dades es mouen sense problemes ni pèrdues. La teva placa funciona com esperes, fins i tot amb xips ràpids i peces sensibles. Veus menys errors i menys temps d'inactivitat.
Aquí teniu algunes maneres en què la regla de les 20H millora el rendiment:
Manté estables les trajectòries del senyal i redueix la diafonia.
Ajuda a la teva placa a gestionar velocitats més altes sense soroll addicional.
Fa que el teu disseny sigui més robust en entorns difícils.
Quan utilitzeu la regla de les 20H, construïu PCB que duren més i tenen un millor rendiment. Doneu als vostres productes un avantatge real al mercat.
Limitacions de la regla 20H
Quan 20H pot no ajudar
Potser penseu que la regla de les 20H sempre millora la vostra placa de circuit imprès . Però de vegades és difícil utilitzar aquesta regla. Algunes plaques són complicades per a la regla de les 20H. Els dissenys multicapa necessiten moltes connexions i traces. Pot ser difícil mantenir prou espai entre els plans d'alimentació i de terra. Les plaques petites amb moltes capes perden àrea d'enrutament ràpidament. Les distàncies inserides poden ocupar massa espai. Això deixa menys espai per als vostres senyals.
Aquí teniu una taula que mostra les limitacions comunes:
limitació | Explicació |
|---|---|
Distàncies inserides | Aconseguir les distàncies d'inserció correctes és difícil, especialment en dissenys multicapa. |
Interferència electromagnètica (EMI) | L'ús incorrecte de la regla de les 20H pot empitjorar els problemes d'EMI. |
Àrea d'encaminament | Mantenir una àrea d'enrutament suficient és difícil, especialment en PCB multicapa petites on les necessitats d'inserció ocupen molt d'espai. |
Hauries de comprovar la mida de la placa i quantes capes tens abans d'utilitzar la regla de les 20H. De vegades, has d'equilibrar el control d'EMI amb prou espai d'encaminament.
Compromisos i conceptes erronis
Algunes persones diuen que la regla 20H sempre redueix les emissions del bus de potència. Això no sempre és cert. De vegades, la regla pot fer que la radiació del pla de potència augmenti. Cal saber com funciona la placa abans d'utilitzar la regla.
Molts dissenyadors pensen que els corbes de 90 graus a les pistes sempre causen problemes. Però l'efecte d'aquests corbes depèn del disseny. De vegades, no perjudiquen la integritat del senyal. Les pistes de protecció tampoc funcionen sempre de la mateixa manera. Podeu pensar que sempre ajuden, però els seus resultats canvien amb cada placa.
Aquí teniu una taula que aclareix alguns conceptes erronis més comuns:
Idea equivocada | Aclariment |
|---|---|
La regla 20H redueix les emissions radiades del bus d'energia. | L'ús de la regla 20H de vegades pot fer que la radiació del pla de potència sigui més alta. |
Els corbes de 90 graus en els traçats sempre són perjudicials. | L'efecte de les corbes de 90 graus és diferent per a cada disseny. |
Les traces de guarda sempre són efectives. | Les traces de guarda només funcionen bé en alguns dissenys. |
No hauries de seguir només les normes. Prova sempre el teu disseny i utilitza eines de simulació per comprovar si hi ha problemes d'EMI i de senyal. Una planificació acurada t'ajuda a evitar errors i a fer millors PCB.
Millors pràctiques per a 20H en PCB
Consells de disseny
Voleu que la vostra placa de circuit imprès (PCB) funcioni bé i superi les proves d'EMI. Heu de seguir alguns consells de disseny senzills per utilitzar correctament la regla 20H. Primer, feu sempre que el pla de potència sigui més petit que el pla de terra. Aquest pas us ajuda a mantenir el camp elèctric dins de la placa. També heu de mantenir la vora del pla de potència almenys vint vegades el gruix dielèctric allunyada de la vora del pla de terra. Aquest espaiament redueix l'acoblament entre capes i manté baixa la interferència.
Feu que el pla d'energia sigui més petit que el pla de terra.
Mantingueu la vora del pla de potència almenys 20 vegades el gruix dielèctric allunyada de la vora del pla de terra.
Consell: Comproveu el vostre stackup abans de començar a fer el routing. Una bona planificació us ajuda a evitar problemes amb les línies de senyal i manté la placa silenciosa.
Hauries de fer servir aquests consells quan dissenyis plaques d'alta velocitat. T'ajuden a mantenir els senyals nets i a reduir el soroll. També t'assegures que la placa funcioni bé amb moltes capes.
Casos d'ús del món real
Podeu veure la regla 20H en acció en molts projectes reals de PCB. Els enginyers utilitzen aquesta regla per reduir la radiació electromagnètica. Quan apliqueu la regla correctament, atrapeu la major part del camp elèctric dins de la placa. Aquest pas ajuda la placa a superar proves EMC exigents.
Troballes | Descripció |
|---|---|
Eficàcia | La regla de les 20H pot reduir la radiació electromagnètica quan s'aplica correctament. |
Aplicació errònia | Si s'aplica incorrectament, pot augmentar la radiació i crear problemes addicionals. |
Reflexions internes | L'aplicació pot provocar un augment de les reflexions internes, cosa que afecta el rendiment. |
Hauries d' entendre l'origen i el propòsit de la regla 20H abans d'utilitzar-la. Si apliques malament la regla, podries crear més problemes dels que resols. A la pràctica, els enginyers han descobert que retirar els plans d'alimentació no causa problemes de compatibilitat electromagnètica (EMC). Pots utilitzar la regla 20H per millorar la teva placa, però has de revisar el teu disseny i provar les teves línies per obtenir els millors resultats.
Nota: Proveu sempre la placa després d'aplicar la regla de les 20H. Un disseny i unes proves acurades us ajuden a evitar errors i a construir PCB fiables.
Ara ja saps per què la regla 20H és important en el disseny de PCB. Aquesta regla ajuda a mantenir els senyals ràpids clars i atura la diafonia. Hauries d'utilitzar la regla si vols menys interferències electromagnètiques i una millor qualitat del senyal.
La regla de les 20H impedeix que els camps elèctrics saltin entre traces.
T'ajuda a evitar sorolls i errors en circuits d'alta freqüència.
Mireu sempre què necessita el vostre disseny abans d'utilitzar la regla de les 20H. Si voleu obtenir més informació, consulteu les guies avançades d'apilament de PCB i els recursos de control d'EMI.
FAQ
Què significa la regla de les 20H per al disseny del vostre tauler?
Utilitzeu la regla de les 20H per mantenir la vora del pla de potència allunyada de la vora del pla de terra. Això ajuda a la placa a controlar les interferències electromagnètiques. Seguiu aquesta senzilla guia per fer que la placa sigui més segura i fiable.
Com afecta el pla de terra a la qualitat del senyal a la placa?
El pla de terra proporciona a la placa una referència estable per als senyals. Manteniu el soroll baix i milloreu la integritat del senyal. Quan col·loqueu el pla de terra correctament, la placa funciona millor amb senyals d'alta velocitat.
Per què hauries de reduir el pla de potència de la teva placa?
Es redueix el pla d'alimentació perquè no arribi a la vora del pla de terra. Aquest pas atrapa els camps elèctrics dins de la placa. Es redueix el risc que la placa actuï com una antena i causi problemes.
Pots utilitzar la regla de les 20H a tots els taulers?
Podeu utilitzar la regla 20H a la majoria de plaques, però les plaques petites amb moltes capes poden perdre espai d'enrutament. Heu de comprovar la mida de la placa i el nombre de capes abans d'aplicar la regla. De vegades, heu d'equilibrar el control d'EMI amb l'espai per als senyals.
Què passa si ignores el pla de terra en el disseny de la placa?
Si ignoreu el pla de terra , la placa pot captar més soroll. Veureu més pèrdua de senyal i errors. La placa pot fallar les proves d'EMI. Sempre heu d'incloure un pla de terra per mantenir la placa funcionant correctament.
