Měli byste znát pravidlo 20H v návrhu desek plošných spojů. Toto pravidlo říká, že okraj napájecí roviny musí být daleko od okraje signálové vrstvy. Měl by být alespoň dvacetinásobkem dielektrické výšky. To pomáhá snížit elektromagnetické rušení. Také to zlepšuje integritu signálu. Používání pravidla 20H udržuje vaše obvody tiché. Také to zajišťuje jejich dobrou a spolehlivou funkci.
Key Takeaways
Pravidlo 20H říká, že okraj napájecí roviny by měl být daleko od okraje zemnící roviny. Musí být vzdálen alespoň dvacetinásobkem dielektrické výšky. Tato vzdálenost pomáhá zastavit elektromagnetické rušení. Také zlepšuje signál.
Použití pravidla 20H pomáhá vaší desce plošných spojů projít testy EMI. Udržuje elektrická pole uvnitř desky. Tím se snižuje riziko, že by negativní signály poškodily fungování desky.
Pravidlo 20H zlepšuje kvalitu signálu. Snižuje šum a zkraty. To pomáhá rychlým signálům plynule se pohybovat po desce plošných spojů.
Při použití pravidla 20H je důležité dobré uspořádání a rozvržení. Chytrý design zachovává správný prostor. Také zvyšuje funkčnost a delší životnost desky.
Vždy otestujte svůj Návrh desky plošných spojů po použití pravidla 20H. Tím se ověří, zda návrh funguje dobře. Pomůže vám to včas odhalit a opravit problémy.
Pravidlo 20H v návrhu desek plošných spojů
Definice 20H
Možná se ptáte, co je pravidlo 20H v návrhu desek plošných spojů. Pravidlo 20H je vodítko, které pomáhá zastavit elektromagnetické rušení na vaší desce. Říká, že byste měli udržovat okraj napájecí roviny alespoň dvacetinásobek výšky dielektrické vrstvy od okraje zemnící roviny. Tato vzdálenost je důležitá, protože snižuje pravděpodobnost, že nežádoucí signály opustí okraje desky plošných spojů. Při použití principu 20H udržujete elektrické pole uvnitř desky. Díky tomu váš návrh funguje lépe a vaše obvody fungují správně. Pravidlo 20H je velmi užitečné, když používáte vysokorychlostní signály nebo rychlé změny proudu, například když je doba náběhu nebo poklesu kratší než 1 nanosekunda.
Tip: Pokud chcete menší přeslechy a lepší elektromagnetickou kompatibilitu, vždy se podívejte na vzdálenost mezi napájecí a zemnící rovinou. Pravidlo 20H je snadný způsob, jak to ověřit.
Původ a účel
Pravidlo 20H nevzniklo náhodou. W. Michael King tuto myšlenku poprvé zveřejnil v roce 1980. Později ji Mark I. Meltrose podrobněji vysvětlil ve své knize. Mnoho inženýrů nyní toto pravidlo používá jako běžnou součást návrhu elektromagnetických rušení. Pravidlo 20H se používá k řešení problémů, které se vyskytují v moderním návrhu desek plošných spojů. Zde je několik hlavních problémů, s nimiž pomáhá:
It pomáhá snižovat elektromagnetické rušení, což se zhoršuje s rostoucími provozními frekvencemi.
Můžete jej použít jako jednoduchý způsob, jak snížit elektromagnetické rušení v projektech s vysokorychlostními deskami plošných spojů.
Pravidlo bylo testováno s reálnými daty a počítačovými modely a ukázalo se, že funguje dobře při zastavování nežádoucích signálů.
Také uvidíte, že průmyslové standardy hovoří o pravidle 20H. Tyto standardy říkají, že byste měli dodržovat prostor mezi vysokorychlostními signálovými stopami a referenční rovinou alespoň dvacetinásobek výšky stopy nad rovinou. To vám pomůže zabránit přeslechům a udrží vaši desku plošných spojů v dobrém stavu. Princip 20H také říká, že je třeba dodržovat dostatečný prostor mezi napájecí vrstvou a zemnící vrstvou. Tímto způsobem zastavíte vyzařování na hraně a vylepšíte svůj návrh z hlediska elektromagnetické kompatibility.
Proč je 20H důležité pro PCB
Redukce EMI
Chcete, aby vaše deska plošných spojů prošla testy elektromagnetického rušení. Pravidlo 20h vám s tím pomůže. Když dodržíte pravidlo 20h, udržíte okraj napájecí roviny v dostatečné vzdálenosti od okraje zemnící roviny. Tato mezera brání silným elektrickým polím unikat z desky. Vidíte méně elektromagnetického rušení, protože pole nedosahují ven.
Níže uvedená tabulka ukazuje, jak pravidlo 20 hodin snižuje vyzařované emise. ve vícevrstvých deskách:
Design desek plošných spojů | Vyzařované emise (dB) |
|---|---|
Pravidlo 20-H | 3.6 4.4 na |
Pravidlo č. 20-H | 0 (základní hodnota) |
Režim TM10 | 7 (rozdíl) |
Použitím pravidla 20 hodin můžete snížit emise až o 4.4 dB. To znamená, že vaše deska plošných spojů bude mít větší šanci splnit přísné normy pro elektromagnetické rušení. Také snížíte riziko, že vaše deska způsobí problémy jiným zařízením.
Poznámka: Nižší emise znamenají, že váš produkt je bezpečnější a spolehlivější.
Výhody integrity signálu
Chcete, aby váš signál zůstal čistý i při šíření po desce. Pravidlo 20h vám pomůže udržet signál silný a jasný. Když napájecí a zemnící rovinu od sebe oddálíte alespoň o dvacetinásobek dielektrické tloušťky, zastavíte záření. Tím se energie udrží uvnitř desky a mimo okraje.
V obvodech si všimnete méně závad a šumu. Vaše vysokorychlostní signály se budou šířit s menšími ztrátami. Díky tomu bude vaše deska plošných spojů fungovat lépe, zejména pokud používáte rychlé čipy nebo citlivé součástky. Dobrá integrita signálu znamená, že vaše deska bude při každém zapnutí fungovat podle očekávání.
Jak funguje 20H v desce plošných spojů
Princip 20H
Princip 20h se používá k řízení chování elektrických polí uvnitř návrhu desky plošných spojů. Toto pravidlo vychází z myšlenek elektromagnetické kompatibility. Říká, že je třeba okraj napájecí roviny odtáhnout od okraje zemnící roviny alespoň o dvacetinásobek výšky dielektrika. Tím se většina elektrického pole udrží uvnitř desky. Zabrání se jeho úniku ven a způsobování problémů.
Princip 20h funguje nejlépe, když máte rychlé změny proudu, jako jsou doby náběhu nebo poklesu pod 1 nanosekundu.
Musíte umístit napájecí rovinu dovnitř desky a kolem ní uzemnit vrstvy.
Toto nastavení vám pomůže udržet signální vedení tiché a stabilní.
Pokud budete dodržovat pravidlo 20 hodin, vaše deska bude bezpečnější a spolehlivější. Také pomůžete svým obvodům projít náročnými testy EMI.
Potlačení okrajového záření
Chcete zabránit úniku elektrických polí na okrajích vrstev. Pravidlo 20h vám s tím pomůže tím, že omezí pole uvnitř zemní roviny. Když stáhnete výkonovou rovinu o 20h, zachytíte asi 70 % elektrického pole. Pokud stáhnete ještě více, například o 100h, můžete zachytit až 98 %.
Retrakční vzdálenost | Omezení elektrického pole |
|---|---|
20H | ~ 70% |
100H | ~ 98% |
Největší výhody vidíte v návrh vysokorychlostních desek plošných spojů, jako jsou RF, komunikační a automobilové desky. Zde je návod, jak toto pravidlo aplikovat:
Odsaďte napájecí rovinu o 20h od okraje zemnící roviny.
Tento krok snižuje okrajové vyzařování o 30 až 40 dB.
Udržíte tak svůj signál čistý a desku tichou. Také zajistíte, aby vaše linky nezachytávaly nežádoucí šum. Pravidlo 20 hodin vám nabízí jednoduchý způsob, jak zvýšit výkon a omezit elektromagnetické rušení.
Aplikace 20H v návrhu desek plošných spojů
Pokyny pro stackup
Při aplikaci pravidla 20H v návrhu vícevrstvých desek plošných spojů je třeba zvolit správné uspořádání vrstev. Uspořádání vrstev určuje, jak vaše vrstvy spolupracují a jak dobře vaše deska zvládá elektromagnetické rušení. Níže vidíte dvě hlavní řešení pro uspořádání vrstev:
Řešení | Popis |
|---|---|
První řešení | Použijte to, když máte na desce mnoho čipů. Umístěte zemnící vrstvu vedle signálové vrstvy s největším počtem stop. Toto nastavení zlepšuje integritu signálu a pomáhá potlačit záření. Také odráží pravidlo 20H tím, že udržuje okraj napájecí roviny v dostatečné vzdálenosti od okraje zemnící roviny. |
Druhé řešení | Tuto strukturu zvolte pro desky s menším počtem čipů a dostatečným prostorem kolem nich. Umístěte zemnící vrstvy na vnější stranu a signálové/napájecí vrstvy doprostřed. Tato struktura stíní signály a řídí impedanci. Pro regulaci elektromagnetického rušení funguje nejlépe u čtyřvrstvé desky. |
Další poznámky | Zvětšete vzdálenost mezi signálovou a napájecí vrstvou. Směry tras umístěte svisle, abyste zabránili přeslechům. Plochu desky řiďte pravidlem 20H. Pro dobrou vodivost připojte napájecí a zemnící měděné vodiče. |
Tip: Před zahájením frézování si vždy zkontrolujte stackup. Dobrý stackup vám pomůže dodržovat pravidlo 20H a udrží prkno tiché.
Úvahy o rozložení
Při použití pravidla 20H musíte věnovat pozornost detailům rozvržení. Toto pravidlo vám pomůže řídit elektrické pole mezi napájecí a zemní vrstvou. Napájecí rovinu zmenšíte dovnitř o 20H. Tento krok udrží většinu elektrického pole uvnitř zemní hrany a snižuje elektromagnetické rušení.
Zde jsou důležité kroky rozvržení:
Použijte pravidlo 20H pro snížení rovinné vazby ve vysokorychlostních návrzích.
Ujistěte se, že napájecí rovina je alespoň o 20H menší než zemnící rovina.
Tato metoda omezuje únik vysokofrekvenční energie a zlepšuje elektromagnetickou kompatibilitu.
Také byste si měli dát pozor na běžné chyby:
Prázdné povrchy nebo mezery mohou zastavit tok proudu a způsobit poruchy.
Úlomky mohou vytvářet zkraty vytvářením nežádoucích spojení.
Chybějící pájecí maska mezi kontaktními ploškami může vést ke vzniku pájecích můstků.
Kyselé pasti mohou během leptání oslabit spojení.
Příliš mnoho elektromagnetického rušení může způsobit selhání vašeho produktu.
Nedostatečná vzdálenost mezi mědí a okraji vodiče hrozí zkratem a korozí.
Poznámka: Pečlivé rozvržení a výběr vrstev vám pomůže maximálně využít pravidlo 20H. Udržíte tak konstrukci desky plošných spojů pevnou a spolehlivou.
Výhody 20H v deskách plošných spojů
Ovládání EMI
Chceš své DPS prochází testy EMI a fungují dobře v jakémkoli prostředí. Pravidlo 20H vám poskytuje silný nástroj pro kontrolu elektromagnetického rušení. Když odtáhnete hranu napájecí roviny o 20násobek dielektrické výšky, uvězníte většinu elektrického pole uvnitř desky. Tento krok zabraňuje tomu, aby se vaše deska chovala jako anténa.
Skutečné výsledky uvidíte, když použijete pravidlo 20H. Inženýři změřili rozdíl v emisích s tímto pravidlem a bez něj. Zde je několik klíčových zjištění:
Můžete vidět nárůst 3.6 dB v emisích v režimu TM10 při použití pravidla 20H.
Naměřené emise se v režimu TM10 mohou lišit přibližně o 7 dB ve srovnání s tím, co předpovídá teorie.
Tato čísla ukazují, že pravidlo 20H má skutečný vliv na regulaci EMI. Snižujete riziko, že vaše deska způsobí problémy jiným zařízením. Také usnadňujete splnění přísných průmyslových norem.
Tip: Nižší EMI znamená, že váš produkt s menší pravděpodobností neprojde testy shody. Během certifikace ušetříte čas a peníze.
Vylepšený výkon
Chcete, aby vaše obvody běžely rychle a zůstaly spolehlivé. Pravidlo 20H vám pomůže dosáhnout tohoto cíle. Udržováním elektrického pole uvnitř desky chráníte své signály před vnějším šumem. Vaše vysokorychlostní signály zůstávají při svém průchodu přes desku plošných spojů čisté.
Získáte také lepší integritu signálu. To znamená, že vaše data se přesouvají bez závad nebo ztrát. Vaše deska funguje podle očekávání, a to i s rychlými čipy a citlivými součástkami. Dochází k menšímu počtu chyb a kratším prostojům.
Zde je několik způsobů, jak pravidlo 20H zvyšuje výkon:
Udržuje signálové cesty stabilní a snižuje přeslechy.
Pomáhá vaší desce zvládat vyšší rychlosti bez zbytečného hluku.
Zvyšuje odolnost vašeho návrhu v náročných podmínkách.
Když použijete pravidlo 20H, vyrobíte desky plošných spojů, které vydrží déle a mají lepší výkon. Dáváte svým produktům skutečnou výhodu na trhu.
Omezení pravidla 20H
Když 20H nemusí pomoci
Možná si myslíte, že Pravidlo 20H vždy vylepší vaši desku plošných spojůNěkdy je ale použití tohoto pravidla obtížné. Některé desky jsou pro pravidlo 20H složité. Vícevrstvé konstrukce vyžadují mnoho spojů a vodičů. Může být obtížné udržet dostatek prostoru mezi napájecí a zemnící rovinou. Malé desky s mnoha vrstvami rychle ztrácejí prostor pro směrování. Vsuvné vzdálenosti mohou zabírat příliš mnoho místa. Zbývá tak méně místa pro vaše signály.
Zde je tabulka, která ukazuje běžná omezení:
Omezení | Vysvětlení |
|---|---|
Vzdálenosti vsazení | Dosažení správných vzdáleností vsazení je obtížné, zejména u vícevrstvých konstrukcí. |
Elektromagnetické rušení (EMI) | Nesprávné použití pravidla 20H může zhoršit problémy s EMI. |
Oblast směrování | Udržování dostatečného prostoru pro směrování je obtížné, zejména u malých vícevrstvých desek plošných spojů, kde potřeby pro vsazení zabírají hodně místa. |
Před použitím pravidla 20H byste měli zkontrolovat velikost desky a počet vrstev, které máte. Někdy je nutné vyvážit regulaci EMI s dostatečným prostorem pro trasování.
Kompromisy a mylné představy
Někteří lidé říkají, že pravidlo 20H vždy snižuje vyzařování napájecí sběrnice. To ale není vždy pravda. Někdy může toto pravidlo způsobit zvýšení vyzařování napájecí sběrnice. Před použitím tohoto pravidla je třeba vědět, jak vaše deska funguje.
Mnoho návrhářů si myslí, že 90stupňové ohyby v trasách vždy způsobují problémy. Ale účinek těchto ohybů závisí na vašem návrhu. Někdy nepoškozují integritu signálu. Ochranné trasy také nefungují vždy stejně. Můžete si myslet, že vždy pomáhají, ale jejich výsledky se s každou deskou mění.
Zde je tabulka, která objasňuje některé běžné mylné představy:
Mylná představa | Objasnění |
|---|---|
Pravidlo 20H snižuje vyzařované emise z napájecí sběrnice. | Použití pravidla 20H může někdy zvýšit vyzařování výkonové roviny. |
Ohyby stop o 90 stupňů jsou vždy na škodu. | Účinek 90stupňových ohybů se u každého návrhu liší. |
Ochranné stopy jsou vždy účinné. | Ochranné stopy fungují dobře pouze v některých provedeních. |
Neměli byste se jen řídit pravidly. Vždy otestujte svůj návrh a použijte simulační nástroje ke kontrole problémů s elektromagnetickým rušením a signálem. Pečlivé plánování vám pomůže vyhnout se chybám a vyrábět lepší desky plošných spojů.
Nejlepší postupy pro 20H v deskách plošných spojů
Design Tipy
Chcete, aby vaše deska plošných spojů fungovala dobře a prošla testy EMI. Pro správné použití pravidla 20H byste se měli řídit několika jednoduchými tipy pro návrh. Nejprve vždy udělejte napájecí rovinu menší než zemní rovinu. Tento krok vám pomůže udržet elektrické pole uvnitř desky. Okraj napájecí roviny byste také měli udržovat od okraje zemní roviny vzdálenost alespoň dvacetinásobku dielektrické tloušťky. Tato vzdálenost snižuje vazbu mezi vrstvami a snižuje rušení.
Zmenšete napájecí rovinu než zemnící rovinu.
Udržujte okraj napájecí roviny od okraje zemnící roviny vzdálený alespoň 20násobek dielektrické tloušťky.
Tip: Před zahájením routování zkontrolujte svůj stack. Dobré plánování vám pomůže vyhnout se problémům se signálními linkami a udrží vaši desku tichou.
Tyto tipy byste měli použít při navrhování vysokorychlostních desek. Pomůžou vám udržujte signály čisté a snižují šum. Také zajistíte, že vaše deska bude dobře fungovat s mnoha vrstvami.
Případy použití v reálném světě
Pravidlo 20H můžete vidět v praxi v mnoha reálných projektech desek plošných spojů. Inženýři toto pravidlo používají ke snížení elektromagnetického záření. Pokud pravidlo aplikujete správně, zachytíte většinu elektrického pole uvnitř desky. Tento krok pomáhá vaší desce projít náročnými testy EMC.
Závěry | Popis |
|---|---|
Účinnost | Pravidlo 20H může při správném použití snížit elektromagnetické záření. |
Nesprávné použití | Pokud se použije nesprávně, může zvýšit radiaci a způsobit další problémy. |
Vnitřní reflexe | Aplikace může vést ke zvýšeným vnitřním odrazům, což ovlivňuje výkon. |
Měli byste pochopit původ a účel Pravidlo 20H si před použitím přečtěte. Pokud toto pravidlo použijete špatně, můžete způsobit více problémů, než jich vyřešit. V praxi inženýři zjistili, že odtažení napájecích ploch nezpůsobuje problémy s elektromagnetickou kompatibilitou. Pravidlo 20H můžete použít ke vylepšení desky, ale pro dosažení nejlepších výsledků musíte zkontrolovat návrh a otestovat vodiče.
Poznámka: Po použití pravidla 20H vždy otestujte desku. Pečlivý návrh a testování vám pomůže vyhnout se chybám a vytvořit spolehlivé desky plošných spojů.
Nyní víte, proč je pravidlo 20H důležité při návrhu desek plošných spojů. Toto pravidlo pomáhá udržovat rychlé signály čisté a zabraňuje přeslechům. Toto pravidlo byste měli použít, pokud chcete méně elektromagnetického rušení a lepší kvalitu signálu.
Pravidlo 20H brání přeskakování elektrických polí mezi stopami.
Pomáhá vám vyhnout se šumu a chybám ve vysokofrekvenčních obvodech.
Před použitím pravidla 20H si vždy prověřte, co váš návrh potřebuje. Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na pokročilé průvodce stackováním desek plošných spojů a zdroje pro kontrolu EMI.
Nejčastější dotazy
Co znamená pravidlo 20H pro návrh vaší desky?
Pravidlo 20H použijete k udržení okraje napájecí roviny v dostatečné vzdálenosti od okraje zemnící roviny. To pomůže vaší desce kontrolovat elektromagnetické rušení. Dodržováním tohoto jednoduchého pravidla zvýšíte bezpečnost a spolehlivost vaší desky.
Jak ovlivňuje zemnící rovina kvalitu signálu na vaší desce?
Zemnící rovina poskytuje vaší desce stabilní referenci pro signály. Udržíte nízký šum a zlepšíte integritu signálu. Když zemní rovinu umístíte správně, vaše deska bude lépe fungovat s vysokorychlostními signály.
Proč byste měli zmenšovat výkonovou rovinu na desce?
Zmenšíte napájecí rovinu tak, aby nedosáhla okraje zemnící roviny. Tímto krokem zachytíte elektrická pole uvnitř desky. Snížíte riziko, že se deska bude chovat jako anténa a způsobovat problémy.
Můžete použít pravidlo 20H na každé desce?
Pravidlo 20H můžete použít na většině desek, ale malé desky s mnoha vrstvami mohou ztratit prostor pro trasování. Před použitím pravidla je třeba zkontrolovat velikost desky a počet vrstev. Někdy je nutné vyvážit regulaci EMI s prostorem pro signály.
Co se stane, když v rozvržení desky ignorujete zemnící rovinu?
Pokud budete ignorovat umělé země, vaše deska může zachytit více šumu. Dochází k větší ztrátě signálu a závadám. Deska může neprojít testy EMI. Aby deska dobře fungovala, měli byste vždy zahrnout zemnící rovinu.
