PCB projektavimo srityje elektromagnetinis suderinamumas (EMS) ir susiję elektromagnetiniai trukdžiai (EMI) tradiciškai buvo du pagrindiniai inžinierių galvos skausmai, ypač šiandieninės grandinių plokščių konstrukcijos ir komponentų paketai ir toliau mažėja, o originalios įrangos gamintojams reikalingos didesnės spartos sistemos.Šiame straipsnyje pasidalinsiu, kaip išvengti elektromagnetinių problemų kuriant PCB.
1. Pagrindinis dėmesys skiriamas perkalbėjimui ir derinimui
Išlygiavimas yra ypač svarbus siekiant užtikrinti tinkamą srovės srautą.Jei srovė ateina iš osciliatoriaus ar kito panašaus įtaiso, ypač svarbu, kad srovė būtų atskirta nuo žemės sluoksnio arba kad srovė netekėtų lygiagrečiai su kitu lygiu.Du lygiagrečiai didelės spartos signalai gali generuoti EMC ir EMI, ypač skersinį.Svarbu, kad rezistorių keliai būtų kuo trumpesni, o grįžtamosios srovės – kuo trumpesni.Grįžimo kelio ilgis turi būti toks pat kaip perdavimo kelio ilgis.
EMI vienas kelias vadinamas „pažeidimo keliu“, o kitas – „aukos keliu“.Indukcinė ir talpinė jungtis paveikia „aukos“ kelią dėl elektromagnetinių laukų buvimo, todėl „aukos kelyje“ sukuriama pirmyn ir atgal srovė.Tokiu būdu pulsacija sukuriama stabilioje aplinkoje, kurioje signalo perdavimo ir priėmimo ilgiai yra beveik vienodi.
Gerai subalansuotoje aplinkoje su stabiliu išlygiavimu indukuotos srovės turėtų panaikinti viena kitą, taip pašalindamos skersinį pokalbį.Tačiau mes esame netobulame pasaulyje, kuriame to nebūna.Todėl mūsų tikslas yra, kad visų lygiavimų metu skerspjūvis būtų kuo mažesnis.Skersinio pokalbio poveikį galima sumažinti, jei plotis tarp lygiagrečių linijų yra du kartus didesnis už linijų plotį.Pavyzdžiui, jei linijos plotis yra 5 mylios, mažiausias atstumas tarp dviejų lygiagrečių linijų turi būti 10 mylių arba didesnis.
Atsiradus naujoms medžiagoms ir komponentams, PCB projektuotojai taip pat turi toliau spręsti EMC ir trukdžių problemas.
2. Atjungiamieji kondensatoriai
Atjungiami kondensatoriai sumažina nepageidaujamą skersinio perkalbėjimo poveikį.Jie turėtų būti tarp įrenginio maitinimo ir įžeminimo kaiščių, o tai užtikrina mažą kintamosios srovės varžą ir sumažina triukšmą bei skersinį pokalbį.Norint pasiekti mažą varžą plačiame dažnių diapazone, reikia naudoti kelis atjungiamuosius kondensatorius.
Svarbus atjungimo kondensatorių išdėstymo principas yra tas, kad kondensatorius, kurio talpa yra mažiausia, yra dedamas kuo arčiau įrenginio, kad būtų sumažintas indukcinis poveikis išlygiavimui.Šis konkretus kondensatorius turi būti dedamas kuo arčiau įrenginio maitinimo kaiščių arba maitinimo šaltinio, o kondensatoriaus trinkelės turi būti tiesiogiai prijungtos prie angų arba žemės lygio.Jei išlygiavimas ilgas, naudokite kelias įvadas, kad sumažintumėte įžeminimo varžą.
3. PCB įžeminimas
Svarbus būdas sumažinti EMI yra suprojektuoti PCB įžeminimo sluoksnį.Pirmas žingsnis yra padaryti kuo didesnį įžeminimo plotą bendrame PCB plokštės plote, kad būtų galima sumažinti emisijas, skersinį pokalbį ir triukšmą.Jungiant kiekvieną komponentą prie įžeminimo taško arba įžeminimo sluoksnio, be kurio negalima visiškai išnaudoti patikimo įžeminimo sluoksnio neutralizuojamojo poveikio, reikia būti ypač atsargiems.
Ypač sudėtinga PCB konstrukcija turi keletą stabilių įtampų.Idealiu atveju kiekviena atskaitos įtampa turi savo atitinkamą įžeminimo sluoksnį.Tačiau per daug įžeminimo sluoksnių padidintų PCB gamybos sąnaudas ir taptų per brangu.Kompromisas yra naudoti įžeminimo sluoksnius nuo trijų iki penkių skirtingų vietų, kurių kiekvienoje gali būti kelios įžeminimo dalys.Tai ne tik kontroliuoja plokštės gamybos sąnaudas, bet ir sumažina EMI bei EMC.
Mažos varžos įžeminimo sistema yra svarbi norint sumažinti EMC.Daugiasluoksnėje PCB pageidautina turėti patikimą įžeminimo sluoksnį, o ne varinį balansinį bloką (vario vagis) arba išsklaidytą įžeminimo sluoksnį, nes jis turi mažą varžą, užtikrina srovės kelią ir yra geriausias atvirkštinių signalų šaltinis.
Taip pat labai svarbu, kiek laiko signalas grįžta į žemę.Laikas, per kurį signalas nukeliauja į šaltinį ir iš jo, turi būti palyginamas, kitaip atsiras į anteną panašus reiškinys, leidžiantis spinduliuojamai energijai tapti EMI dalimi.Panašiai, srovės išlygiavimas į/iš signalo šaltinio turėtų būti kuo trumpesnis, jei šaltinio ir grįžimo keliai nėra vienodo ilgio, atsiras žemės atšokimas ir tai taip pat generuos EMI.
4. Venkite 90° kampų
Norint sumažinti EMI, reikėtų vengti išlygiavimo, angų ir kitų komponentų, kad susidarytų 90° kampas, nes stačiu kampu bus spinduliuojama.Kad būtų išvengta 90 ° kampo, išlygiuoti turi būti bent du 45 ° kampo laidai su kampu.
5. Per skylę reikia naudoti atsargiai
Beveik visuose PCB išdėstymuose turi būti naudojami perėjimai, kad būtų užtikrintas laidus ryšys tarp skirtingų sluoksnių.Kai kuriais atvejais jie taip pat sukuria atspindžius, nes būdinga varža pasikeičia, kai išlygiavimo metu sukuriamos perėjimai.
Taip pat svarbu atsiminti, kad viai padidina lygiavimo ilgį ir turi būti suderinti.Esant diferenciniam išlygiavimui, kai įmanoma, reikėtų vengti perėjimo.Jei to negalima išvengti, abiejuose išlygiavimuose turėtų būti naudojami perėjimai, siekiant kompensuoti signalo ir grįžimo kelių vėlavimą.
6. Kabeliai ir fizinis ekranavimas
Kabeliai, kuriuose yra skaitmeninės grandinės ir analoginės srovės, gali generuoti parazitinę talpą ir induktyvumą, sukeldami daug su EMS susijusių problemų.Jei naudojami vytos poros kabeliai, išlaikomas žemas sujungimo lygis ir pašalinami generuojami magnetiniai laukai.Norint pašalinti EMI trikdžius, aukšto dažnio signalams turi būti naudojami ekranuoti kabeliai, kurių priekis ir galas yra įžeminti.
Fizinis ekranavimas yra visos sistemos arba jos dalies įdėjimas į metalinį paketą, kad EMI nepatektų į PCB grandinę.Šis ekranavimas veikia kaip uždaras, įžeminantis kondensatorius, sumažinantis antenos kilpos dydį ir sugeriantis EMI.
Paskelbimo laikas: 2022-11-23