Leiterplattentechnisch - Analyse gängiger Methoden zur Unterdrückung von Störquellen im Leiterplattendesign

In der PCB-Design des elektronischen Systems, um Umwege zu vermeiden und Zeit zu sparen, Wir sollten die Anforderungen der Anti-Interferenz vollständig berücksichtigen und erfüllen, und Vermeidung von Störungsschutzmaßnahmen nach Abschluss des Entwurfs. Es gibt drei grundlegende Elemente, um Interferenzen zu bilden:

(1) Eine Störquelle bezieht sich auf eine Störkomponente, ein Gerät oder ein Signal, das in mathematischer

Sprache wie folgt: DU /dt, DI /dt Eine Störquelle ist groß. Wie: Blitz, Relais, Thyristor, Motor, Hochfrequenz-Uhr usw. können zu einer Störquelle werden.

(2) Ausbreitungspfad: bezieht sich auf den Pfad oder das Medium, durch das sich die Störung von der Störquelle auf das empfindliche Gerät ausbreitet. Typische Störausbreitungswege sind Leitungen und Strahlung im Raum.

(3) Empfindliche Geräte beziehen sich auf Gegenstände, die leicht gestört werden können. Wie: A/D, D/A-Wandler, MCU, digitaler IC, schwacher Signalverstärker, etc. Das Grundprinzip des Anti-Interferenz-Designs besteht darin, die Störquelle zu unterdrücken, den Störausbreitungsweg abzuschneiden und die Störschutzleistung empfindlicher Geräte zu verbessern.

1 Unterdrückung von Störquellen

Um eine Störquelle zu unterdrücken, minimieren Sie die DU /dt und di/dt der Störquelle. Dies ist die erste Überlegung und wichtiges Prinzip im Anti-Interferenz-Design, oft kann das doppelte Ergebnis mit halbem Aufwand erhalten. Um die DU/DT einer Störquelle zu reduzieren, schließen Sie Kondensatoren parallel an beiden Enden der Störquelle an. Um die DI/DT der Störquelle zu reduzieren, wird der Induktor oder Widerstand in der Störquellenschaltung in Reihe geschaltet und die kontinuierliche Diode hinzugefügt.

Gemeinsame Maßnahmen zur Unterdrückung von Störquellen sind wie folgt:

(1) Kontinuierliche Diode wird der Relaisspule hinzugefügt, um die hintere EMF-Störung zu beseitigen, die beim Trennen der Spule erzeugt wird. Wenn nur die kontinuierliche Diode hinzugefügt wird, verzögert sich die Trennzeit des Relais, und das Relais kann nach dem Hinzufügen der geregelten Diode mehrmals pro Zeiteinheit arbeiten.

(2) Funkenunterdrückungskreislauf wird an beiden Enden des Relaiskontakts angeschlossen (RC-Reihenschaltung im Allgemeinen, Widerstand wird normalerweise von mehreren K zu Dutzenden K ausgewählt, Kapazität wird von 0.01uF ausgewählt), um den Einfluss des elektrischen Funken zu reduzieren.

(3) Fügen Sie Filterschaltung zum Motor hinzu, achten Sie auf Kondensator- und Induktorleitungen sollten so kurz wie möglich sein.

(4) Jeder IC auf der Leiterplatte sollte mit einem 0.01μF D0.1μF Hochfrequenzkondensator verbunden werden, um den Einfluss des IC auf die Stromversorgung zu reduzieren. Achten Sie auf die Verdrahtung von Hochfrequenzkondensatoren. Die Verkabelung sollte nahe am Stromversorgungsende und so kurz wie möglich sein. Andernfalls wird der äquivalente Reihenwiderstand der Kapazität erhöht, was den Filtereffekt beeinflusst.

(5) Vermeiden Sie unterbrochene 90-Grad-Leitung beim Verdrahten, reduzieren Sie die Hochfrequenz-Geräuschemission.

(6) beide Enden des SCR- und RC-Unterdrückungskreislaufs reduzieren das vom SCR erzeugte Rauschen (dieses Rauschen kann bei einem SCR-Ausfall schwerwiegend sein).

Entsprechend dem Ausbreitungsweg der Störung kann es in zwei Arten unterteilt werden: Leitungsstörung und Strahlungsstörung.

Die sogenannte leitungsgeleitete Störung bezieht sich auf die Störung, die durch den Draht an das empfindliche Gerät übertragen wird. Die h

Das Rauschen der hohen Frequenz unterscheidet sich von dem nützlichen Signal im Frequenzband. Es kann durch Hinzufügen von Filtern auf dem Draht abgeschnitten werden, und manchmal kann es auch durch Hinzufügen isolierter optischer Koppler gelöst werden. Stromversorgungsgeräusche Gefahren, um der Behandlung besondere Aufmerksamkeit zu schenken. Die sogenannte Strahlungsstörung bezieht sich auf die Störung, die durch Weltraumstrahlung auf empfindliche Geräte übertragen wird. Die allgemeine Lösung besteht darin, den Abstand zwischen der Störquelle und dem empfindlichen Gerät zu erhöhen, sie durch die Erdungsleitung zu isolieren und eine Abdeckung auf dem empfindlichen Gerät hinzuzufügen.

2 Gemeinsame Maßnahmen zur Abschaltung des Störausbreitungsweges sind wie folgt:

(1) Berücksichtigen Sie den Einfluss der Stromversorgung auf SCM vollständig. Wenn die Stromversorgung gut gemacht wird, ist die Störfestigkeit der gesamten Schaltung zum größten Teil gelöst. Viele Mikrocontroller sind sehr empfindlich auf das Rauschen der Stromversorgung, so dass es notwendig ist, eine Filterschaltung oder einen Spannungsregler zur Stromversorgung hinzuzufügen, um die Störung des Rauschens der Stromversorgung auf den einzelnen Chip zu reduzieren. Beispielsweise können Magnetkugeln und Kondensatoren verwendet werden, um einen π € -förmigen Filterkreis zu bilden, aber auch weniger anspruchsvolle Bedingungen können durch 100€ Widerstände ersetzt werden.

(2) Wenn der I/O-Port der MCU zur Steuerung von Rauschgeräten wie Motoren verwendet wird, sollte eine Trennung zwischen dem I/O-Port und der Rauschquelle hinzugefügt werden (Erhöhung der π -förmigen Filterschaltung). Steuermotor und andere Rauschgeräte, im I/O-Port und in der Rauschquelle sollten isoliert werden (π -förmige Filterschaltung erhöhen).

(3) Achten Sie auf Kristallverdrahtung. Kristalloszillator und MCU-Pin so nah wie möglich, die Masseleitung zum Taktbereich isoliert, Kristalloszillatorschale geerdet und fixiert. Diese Maßnahme wird viele schwierige Probleme lösen.

(4) angemessene Aufteilung der Leiterplatte, wie starke und schwache Signale, digitale und analoge Signale. Halten Sie Störquellen (wie Motoren und Relais) so weit wie möglich von empfindlichen Komponenten (wie Mikrocontrollern) fern.

(5) Die Masseleitung trennt den digitalen Bereich vom analogen Bereich. Die digitale Masse und die analoge Masse sollten getrennt und an einer Stelle mit der Stromversorgungserde verbunden werden. Auch die Verdrahtung von A/D- und D/A-Chips basiert auf diesem Prinzip. Dieser Anforderung hat der Hersteller bei der Zuordnung von A/D- und D/A-Chips Rechnung getragen.

(6) Der Erdungskabel von MCU und Hochleistungsgerät sollte separat geerdet werden, um gegenseitige Interferenzen zu reduzieren. Hochleistungskomponenten sollten möglichst am Rand der Leiterplatte platziert werden.

(7) Im MCU-I/O-Port können Stromleitung, Leiterplattenverbindungsleitung und andere Schlüsselplätze zur Verwendung von Interferenzkomponenten wie magnetische Perlen, magnetische Ringe, Leistungsfilter, Abschirmabdeckung die Interferenzkomponentenleistung der Schaltung erheblich verbessern.

Verbessern Sie die Anti-Interferenz-Leistung von empfindlichen Geräten

Die Verbesserung der Interferenzschutzleistung empfindlicher Geräte bezieht sich auf die Methode, die Aufnahme von Interferenzgeräuschen zu reduzieren und sich so schnell wie möglich von einem anormalen Zustand zu erholen.

Gemeinsame Maßnahmen zur Verbesserung der Interferenzschutzleistung empfindlicher Geräte sind wie folgt:

(1) Minimieren Sie bei der Verdrahtung den Bereich des Schleifenrings, um das induzierte Rauschen zu reduzieren.

(2) Bei der Verdrahtung sollten Stromkabel und Erdungskabel so dick wie möglich sein. Neben der Reduzierung des Druckabfalls ist es wichtiger, Kupplungsgeräusche zu reduzieren.

(3) Für den IDLE I/O-Port der MCU nicht hängen, zu erden oder an die Stromversorgung anschließen. Idle Enden anderer IC werden geerdet oder mit Strom verbunden, ohne die Systemlogik zu ändern.

(4) Die Verwendung von Leistungsüberwachung und Watchdog-Schaltung für Einzelchip-Mikrocomputer, wie IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045, etc., kann die Anti-Interferenz-Leistung des gesamten Schaltkreises erheblich verbessern.

(5) Unter der Voraussetzung, dass die Geschwindigkeit die Anforderungen erfüllen kann, versuchen Sie, die Kristallschwingung des einzelnen Chips zu reduzieren und wählen Sie digitale Schaltung niedriger Geschwindigkeit aus.

(6) IC-Geräte, soweit möglich direkt auf der Leiterplatte geschweißt, mit weniger IC-Sitz.

Um eine gute Störfestigkeit zu erreichen, sehen wir oft die Leiterplatte auf der Erdung der Verdrahtung. Aber nicht alle hybriden digitalen und analogen Schaltungen müssen geschliffen werden. Denn eine solche Segmentierung soll die Störung des Rauschens reduzieren.

Theorie: Allgemeine Frequenz in digitaler Schaltung ist höher als die Frequenz der analogen Schaltung, und sie selbst signalisieren mit der Masseebene einen Rückfluss (weil in der Signalübertragung Kupferdraht und Kupferdraht zwischen allen Arten verteilter Kapazität und Induktivität existiert), wenn wir die Masse zusammen mischen, Dann wird der Rückstrom in den digitalen und analogen Schaltungen gegenseitig übersprechen. Und wir trennen sie so, dass sie nur in sich selbst einen Rückfluss bilden. Sie sind nur durch einen Nullohmswiderstand oder eine magnetische Perle verbunden, weil sie die gleiche physikalische Masse waren, und jetzt trennt die Verkabelung sie, und sie sollten angeschlossen werden.