PCB スロット加工

1. PCB 設計プロセス中のスロットの形成には次のものが含まれます。

電源プレーンまたはグランドプレーンの分割によって生じるスロッティング。 PCB 上にさまざまな電源やグランドがある場合、各電源ネットワークとグランド ネットワークに完全なプレーンを割り当てることは一般に不可能です。一般的なアプローチは、複数のプレーンで電力分割またはグランド分割を実行することです。スロットは、同一平面上の異なる区画間に形成されます。

スルーホールはスロットを形成するには密度が高すぎます (スルーホールにはパッドとビアが含まれます)。スルーホールが電気的に接続されずにグランド層または電源層を通過する場合、電気的絶縁のためにスルーホールの周囲にいくらかのスペースを残す必要があります。しかし、スルーホールが互いに近すぎると、スペーサーリングが重なり、スロットが形成されます。

VBS

2. PCB バージョンの EMC 性能に対するスロットの影響

溝加工は、PCB 基板の EMC 性能に一定の影響を与えます。この影響はマイナスにもプラスにもなります。まず、高速信号と低速信号の表面電流分布を理解する必要があります。低速では、電流は最も抵抗の低い経路に沿って流れます。下の図は、低速電流が A から B に流れるとき、そのリターン信号がグランド プレーンからソースにどのように戻るかを示しています。このとき、表面電流分布は広くなります。

高速では、信号の戻り経路におけるインダクタンスの影響が抵抗の影響を超えます。高速リターン信号は、最も低いインピーダンスのパスに沿って流れます。このとき、表面電流分布は非常に狭く、帰還信号は束ねられた信号線の下に集中します。

PCB上に互換性のない回路がある場合、異なる電源電圧、デジタル信号とアナログ信号、高速信号と低速信号、大電流に応じてグランドプレーンを別々に設定する「グランド分離」処理が必要になります。および低電流信号。上記の高速信号と低速信号のリターンの分布から、個別の接地により、互換性のない回路からのリターン信号の重畳を防ぎ、共通のグランド ラインのインピーダンス結合を防ぐことができることが容易に理解できます。

しかし、高速信号か低速信号かに関係なく、信号線が電源プレーンまたはグランド プレーンのスロットを横切ると、次のような多くの深刻な問題が発生します。

電流ループ面積を増やすとループインダクタンスが増加し、出力波形が発振しやすくなります。

厳密なインピーダンス制御が必要で、ストリップライン モデルに従って配線される高速信号線の場合、上面または下面、または上面と下面のスロット形成によりストリップライン モデルが破壊され、その結果、インピーダンスの不連続性が生じ、重大な問題が発生します。シグナルインテグリティ。性的な問題。

宇宙への放射線放出が増加し、宇宙磁場からの干渉を受けやすくなります。

ループ インダクタンスでの高周波電圧降下はコモンモード放射源を構成し、コモンモード放射は外部ケーブルを通じて生成されます。

ボード上の他の回路との高周波信号のクロストークが発生する可能性が高くなります。

PCB上に互換性のない回路がある場合、異なる電源電圧、デジタル信号とアナログ信号、高速信号と低速信号、大電流に応じてグランドプレーンを別々に設定する「グランド分離」処理が必要になります。および低電流信号。上記の高速信号と低速信号のリターンの分布から、個別の接地により、互換性のない回路からのリターン信号の重畳を防ぎ、共通のグランド ラインのインピーダンス結合を防ぐことができることが容易に理解できます。

しかし、高速信号か低速信号かに関係なく、信号線が電源プレーンまたはグランド プレーンのスロットを横切ると、次のような多くの深刻な問題が発生します。

電流ループ面積を増やすとループインダクタンスが増加し、出力波形が発振しやすくなります。

厳密なインピーダンス制御が必要で、ストリップライン モデルに従って配線される高速信号線の場合、上面または下面、または上面と下面のスロット形成によりストリップライン モデルが破壊され、その結果、インピーダンスの不連続性が生じ、重大な問題が発生します。シグナルインテグリティ。性的な問題。

宇宙への放射線放出が増加し、宇宙磁場からの干渉を受けやすくなります。

ループ インダクタンスでの高周波電圧降下はコモンモード放射源を構成し、コモンモード放射は外部ケーブルを通じて生成されます。

ボード上の他の回路との高周波信号のクロストークの可能性が高くなります。

3. スロッティング用の PCB 設計方法

溝の加工は次の原則に従う必要があります。

厳密なインピーダンス制御が必要な高速信号ラインの場合、インピーダンスの不連続や深刻な信号完全性の問題の発生を避けるために、その配線が分割されたラインと交差することは厳しく禁止されています。

PCB 上に互換性のない回路がある場合、グランド分離を実行する必要がありますが、グランド分離によって高速信号線が分割配線を横断したり、低速信号線が分割配線を横断したりしないようにする必要があります。

スロットをまたがる配線が避けられない場合は、ブリッジングを実行する必要があります。

コネクタ（外部）はグランド層に配置しないでください。図のグランド層のA点とB点の間に大きな電位差がある場合、外部ケーブルを通じてコモンモード輻射が発生する可能性があります。

高密度コネクタ用の PCB を設計する場合は、特別な要件がない限り、通常、グランド ネットワークが各ピンを囲むようにする必要があります。また、ピンを配置するときにグランド ネットワークを均等に配置して、グランド プレーンの連続性を確保し、スロッティングの発生を防ぐこともできます。