Leiterplattentechnisch - Kennen Sie das PCB-Design von ipcb und kennen Sie auch die EMV-Steuerung

Die Erhöhung der Taktgeschwindigkeit in Verbindung mit dem Hochfrequenzbus und der höheren Schnittstellendatenrate macht PC-Leiterplatte Design anspruchsvoller. Ingenieure müssen über das eigentliche Logikdesign auf der Platine hinausgehen, und auch andere Faktoren berücksichtigen, die die Schaltung beeinflussen können, einschließlich der Größe des Fingerprint Modul Soft Boards Leiterplatte, Umweltlärm, Stromverbrauch, and electromagnetic compatibility (EMC).

Hardware-Ingenieure sollten EMV-Probleme in der PC-Leiterplatte Entwurfsphase, um sicherzustellen, dass das System nicht durch EMV-Ausfälle beeinträchtigt wird.

Gute Erdung Design

Niederinduktive Erdungssysteme sind der wichtigste Faktor zur Minimierung von EMV-Problemen. Die Maximierung der Erdungsfläche auf der PC-Leiterplatte kann die Erdungsinduktivität des Systems verringern, wodurch elektromagnetische Strahlung und Übersprechen reduziert werden.

Übersprechen kann zwischen zwei beliebigen Drähten auf der Leiterplatte, je nach gegenseitiger Induktivität und gegenseitiger Kapazität, und ist proportional zum Abstand zwischen den Drähten, die Kantenrate, und die Verdrahtungsimpedanz.

In digitalen Systemen ist das durch gegenseitige Induktivität erzeugte Übersprechen normalerweise größer als das durch gegenseitige Kapazität erzeugte Übersprechen. Gegenseitige Induktivität kann verringert werden, indem der Abstand zwischen den Verdrahtungen erhöht oder der Abstand zur Erdungsebene verringert wird.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Signale mit der Masse zu verbinden. Die Leiterplatte Design der Fingerabdruckmodul-Softboard-Fabrik, in der die Komponenten zufällig mit dem Erdungspunkt verbunden sind, erzeugt hohe Erdungsinduktivität und verursacht unvermeidliche EMV-Probleme. Wir empfehlen die Verwendung einer vollgepflasterten Bodenfläche, die Impedanz minimieren kann, wenn der Strom zur Quelle zurückkehrt, aber die Bodenebene erfordert auch eine dedizierte PC-Leiterplatte Ebene, which may be unrealistic for a Doppelschicht-Leiterplatte.

Daher empfehlen wir, dass Konstrukteure Erdungsgitter-Ösen verwenden. In diesem Fall hängt die Induktivität der Erde vom Abstand zwischen den Gittern ab.

Darüber hinaus ist auch wichtig, wie das Signal zur Systemmasse zurückkehrt. Wenn der Signalweg lang ist, erzeugt er eine Erdschleife, die wiederum eine Antenne bildet und Energie ausstrahlt. Daher sollten alle Verkabelungen, die Strom zurück zur Quelle bringen, den kürzesten Weg wählen und direkt zur Erdungsebene gehen.

Es ist nicht ratsam, alle verschiedenen Erdungen anzuschließen und sie mit der Erdungsebene zu verbinden. Dies erhöht nicht nur die Größe der Stromschleife, sondern erhöht auch die Möglichkeit des Ground Bounce. Abbildung 1b zeigt die empfohlene Methode zum Verbinden von Bauteilen mit der Erdungsebene.

Eine weitere gute Möglichkeit, EMV-bedingte Probleme zu reduzieren, ist das Spleißen des Bodens mit der kompletten Kante des Leiterplatte einen Faraday Käfig zu bilden, so dass kein Signal außerhalb der Grenze geführt wird . Diese Methode kann die Strahlung der Leiterplatte der Fingerprint Modul Soft Board Fabrik auf den Bereich innerhalb der Grenze, und vermeiden, dass externe Strahlung das Signal auf dem Leiterplatte.

Aus EMV-Sicht ist auch die richtige Anordnung der Schichten sehr wichtig. Wenn die Anzahl der verwendeten Ebenen mehr als zwei ist, verwenden Sie eine vollständige Ebene als Grundebene. Wenn eine vierschichtige Leiterplatte verwendet wird, sollte die Schicht unterhalb der Erdungsebene als Leistungsebene verwendet werden.

Es ist zu beachten, dass die Position der Masseebene zwischen der Hochfrequenzsignalverdrahtung und der Leistungsebene liegen sollte. Wenn eine zweischichtige Leiterplatte verwendet wird und keine vollständige Erdungsebene erreicht werden kann, kann ein Erdungsgitter verwendet werden. Wenn keine separate Energieebene verwendet wird, sollte die Erdungskabelung parallel zur Stromverdrahtung erfolgen, um saubere Energie zu gewährleisten.

Layoutanleitung

Um das Design vor EMV zu schützen, die Komponenten auf der Leiterplatte must be classified according to dieir functions (analog, digital, Stromversorgung, Niedergeschwindigkeitskreise, Hochgeschwindigkeitsstrecken, etc.). Jede Art der Verkabelung sollte in dem dafür vorgesehenen Bereich sein, und Filter sollten an der Grenze des Teilsystems verwendet werden.

Bei Problemen mit digitalen Schaltungen muss besonderes Augenmerk auf Uhren und andere Hochgeschwindigkeitssignale gelegt werden. Die Verkabelung, die dieses Signal verbindet, sollte so kurz wie möglich sein und neben der Erdungsebene liegen, um Strahlung und Übersprechen unter Kontrolle zu halten.

Für diese Art von Signal müssen Ingenieure Vias oder Verdrahtungen am Rand der Leiterplatte oder in der Nähe des Steckers vermeiden. Darüber hinaus muss das Signal auch weit von der Leistungsebene entfernt sein, da dies Rauschen auf der Leistungsebene verursachen wird. Die Verdrahtung zur Übertragung von Differenzsignalen sollte so nah wie möglich beieinander liegen, damit die Magnetfeldverlöschungsfunktion am effektivsten ausgeübt werden kann.

Die Verkabelung, die das Taktsignal von der Quelle zum Gerät überträgt, sollte über passende Klemmen verfügen. Solange die Impedanz nicht übereinstimmt, treten Signalreflexionsprobleme auf. Wenn Sie nicht auf das Problem der reflektierten Signale achten, wird viel Energie abgestrahlt. Verschiedene Formen effektiver Klemmen umfassen Quellpunkt, Endpunkt und Wechselstromanschluss.

Bei der Verdrahtung, die dem Oszillator zugewandt ist, sollten andere Verdrahtungen außer Masse nicht parallel oder unterhalb des Oszillators oder seiner Verdrahtung verlaufen. Außerdem sollte der Kristall nahe am gewünschten Chip liegen.

Da der Rückstrom immer dem Pfad der niedrigsten Reaktanz folgt, sollte die Erdungskabelung, die den Strom überträgt, nahe an der Verdrahtung liegen, die das entsprechende Signal überträgt, um die Stromschleife so kurz wie möglich zu halten.

Die Verkabelung, die analoge Signale überträgt, sollte von Hochgeschwindigkeits- oder Schaltsignalen getrennt und durch Erdungssignale geschützt werden. Um hochfrequente Rauschen, die an die umgebende analoge Verkabelung gekoppelt sind, zu entfernen, muss immer ein Tiefpassfilter verwendet werden.

Darüber hinaus können die Grundebenen des analogen und digitalen Teilsystems nicht gemeinsam genutzt werden.

Schild

Geräusche am Netzteil können die Funktion des in Betrieb befindlichen Geräts beeinträchtigen. Im Allgemeinen ist die Frequenz des Rauschens, das an die Stromversorgung gekoppelt ist, hoch, so dass Bypass-Kondensatoren oder Entkopplungskondensatoren für die Filterung erforderlich sind.

Der Entkopplungskondensator bietet einen niederohmigen Pfad für den Hochfrequenzstrom von der Leistungsebene zur Masse. Strom fließt durch einen Pfad zur Erde, und dieser Pfad bildet eine Erdschleife. Dieser Pfad sollte so niedrig wie möglich gehalten werden, damit der Entkopplungskondensator möglichst nah am IC platziert werden kann.

Große Masseschleifen erhöhen die Strahlung und können eine potenzielle Quelle für EMV-Ausfälle sein. Je höher die Frequenz, desto näher ist die Reaktanz des idealen Kondensators Null, und es gibt keinen sogenannten wirklich idealen Kondensator auf dem Markt.

Blei und IC-Verpackung auch die Induktivität erhöhen. Mehrere Kondensatoren mit niedriger äquivalenter serieller Induktivität können verwendet werden, um den Entkopplungseffekt zu verbessern.

Viele EMV-bezogene Probleme werden durch Kabel verursacht, die digitale Signale übertragen. Diese Kabel funktionieren tatsächlich als hocheffiziente Antennen. Idealerweise fließt der Strom, der in das Kabel eindringt, am anderen Ende heraus, aber tatsächlich verursachen parasitäre Kapazität und Induktivität Strahlungsprobleme.

Die Verwendung von Twisted-Pair-Kabeln hilft, Kopplungsprobleme zu minimieren und induzierte Magnetfelder zu eliminieren. Bei Verwendung von Flachbandkabeln müssen mehrere Erdungsrücklaufwege vorgesehen sein. Für Hochfrequenzsignale müssen geschirmte Kabel verwendet werden, und der Masseschirm sollte am Kopf und am Ende des Kabels angeschlossen werden.

Abschirmung ist eine Form eines geschlossenen leitfähigen Behälters, der EMI reduziert, indem das E-Feld und das H-Feld der abgestrahlten Welle geschwächt werden. Es kann mit der Erde verbunden werden, die effektiv die Größe der Schleifenantenne verringern kann, indem sie einen Teil der Strahlung absorbiert und reflektiert. Auf diese Weise kann die Abschirmung auch als Trennwand zwischen den beiden Zonen verwendet werden, wodurch die Energiestrahlung von einer Zone in die andere reduziert wird.

Schließlich ist Abschirmung keine elektrische Lösung, sondern eine mechanische Methode zur Reduzierung der EMV. Metallverpackungen (leitfähige und/oder magnetische Materialien) können verwendet werden, um EMI aus dem System zu vermeiden. Je nach Anforderung können wir mit einer Abschirmung das gesamte System oder einen Teil des Systems abdecken.