Leiterplattentechnisch - Lösungen für Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit von Leiterplatten

Elektromagnetische Störungen der Leiterplatte

Es gibt zwei Haupttypen von PCB-Interferenzen. Einer kommt von der Innenseite der Leiterplatte. Es ist hauptsächlich auf das Übersprechen des Signals entlang des Übertragungsweges aufgrund der parasitären Kopplung zwischen benachbarten Schaltungen und der Feldkopplung interner Komponenten zurückzuführen. Zum Beispiel Kondensatoren auf Leiterplatten, insbesondere solche, die in Hochfrequenzanwendungen verwendet werden. Wir können es uns als LCR-Schaltung vorstellen, denn wenn ein Kondensator tatsächlich in einem Schaltkreis arbeitet, produziert er im Allgemeinen gleichwertige Induktivität und Impedanz. Der Kondensator hat eine selbstresonante Frequenz. Bei der selbstresonanten Frequenz ist der Kondensator kapazitiv. Über der selbstresonanten Frequenz ist die Kapazität induktiv, und die Impedanz steigt mit zunehmender Frequenz.

Eine andere Art von elektromagnetischen Störungen kommt von der Außenseite der Leiterplatte, die in zwei Arten unterteilt ist: Strahlungsstörungen und empfindliche Elemente. Die Strahlung kommt hauptsächlich von den harmonischen Quellen von Uhren und anderen periodischen Signalen. Es gibt auch einige elektronische Geräte oder Instrumente aufgrund von Spannungs- und Leistungssprüngen, die zweite Oberschwingungen erzeugen.

Vermeiden Sie elektromagnetische Störungen von Leiterplatten, hauptsächlich von den folgenden Punkten:

1. Angemessener Entwurf schematisches Diagramm

Beim Entwurf einer Leiterplatte ist das erste, was getan werden muss, das Design des Schaltplans. Das Design-Schaltplan-Diagramm wird in der Regel von Altium Designer Software betrieben, und alle verwendeten Komponenten können in der Schaltplan-Bibliothek gefiltert werden. Wenn in der Schaltplanbibliothek kein Bauteil ausgewählt werden soll, können Sie es selbst zeichnen. Nach dem Zeichnen des Schaltplans ist es notwendig, eine automatische Erkennung durchzuführen, um zu überprüfen, ob offensichtliche Fehler im Zeichnungsprozess vorliegen.

Nachdem die schematische Zeichnung abgeschlossen ist, kann die Leiterplatte entworfen werden. Die Ergebnisse des automatischen Routings sind immer unbefriedigend und erfordern manuelles Layout und Routing. Bei der Gestaltung von Leiterplatten ist die elektromagnetische Verträglichkeit zu einer wichtigen technischen Anforderung geworden. Ein vernünftiges Layout von Komponenten und Schaltungen in Leiterplatten kann elektromagnetische Störungen effektiv reduzieren.

2. Wählen Sie einen Kondensator, dessen gleichwertige Induktivität und Widerstand relativ klein sind

Auch das Problem des Übersprechens sollte beachtet werden: Übersprechen ist die Kopplung von Energie von einem Draht zum anderen. Nach dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion Faraday wird, wenn ein Draht Strom durchläuft, ein Magnetfeld um den Draht erzeugt. Das Zusammenspiel der Magnetfelder verschiedener Drähte erzeugt Übersprechen. Gegenseitige Induktivität ist einer der Mechanismen, die Übersprechen erzeugen, und seine Größe ist proportional zum Strom im Draht.

3. Begrenze das periodische Signal auf einen möglichst kleinen Bereich

Gegenseitige Kapazität ist ein weiterer Mechanismus, der Übersprechen erzeugt, der durch die Kopplung von zwei Elektroden durch ein elektrisches Feld erzeugt wird. Die Lösung besteht darin, das periodische Signal so weit wie möglich auf einen kleinen Bereich zu beschränken und den Weg der parasitären Kopplung mit der Außenwelt zu blockieren. Bei Bedarf kann der Filter zum Filtern verwendet werden; Die externe Empfindlichkeit ist hauptsächlich Hochfrequenzstörungen und elektrostatische Entladung usw., um dieses Problem zu lösen. Sie können Abschirmung, gute Erdungs- und Filtermethoden verwenden.

4. Anti-Interferenz-Methoden beim Entwerfen von Leiterplatten

1) Auswahl der Leiterplattenmaterialien. Leiterplatten werden in einseitige, doppelseitige und mehrschichtige Leiterplatten unterteilt. Epoxidglasgewebe wird am häufigsten als Substrat verwendet. Dieses Material hat die folgenden Vorteile: Gute Ausdehnung, die vorteilhaft ist, den Schleifenbereich zu reduzieren, Differenzialmodus Interferenzen zu reduzieren, geringe Wasseraufnahme, Hitzebeständigkeit, chemische Korrosionsbeständigkeit und Schlagfestigkeit Gute Leistung.

2) PCB-Verdrahtung. Folgen Sie beim Verdrahten dem Prinzip des Mindestflusses. Das Prinzip des Mindestflusses bedeutet, dass die magnetischen Kraftlinien, die durch die Übertragungsleitung und den Rückweg erzeugt werden, einander aufheben, um die Aufhebung des elektrischen Flusses zu realisieren. Das einzelne Panel hat keine Erdungsebene, und der Hauptpunkt seiner Verkabelung besteht darin, den Schleifenbereich der Stromschleife und der Signalschleife zu reduzieren. Verwenden Sie eine Schutzerdung für die Verdrahtung. Ziehen Sie das Erdungskabel nahe am Stromkabel oder Signaldraht heraus und führen Sie es zusammen, um den Schleifenbereich zu verringern. Hochgeschwindigkeitssignal-Routing sollte gerade oder stumpf sein, und es sollte keine scharfen oder rechten Winkel geben.

3) PCB-Layout. Im Allgemeinen hat PCB-Design-Software die Funktion des automatischen Layouts, aber diese Funktion erfüllt nicht die Anforderungen der tatsächlichen Arbeit, so dass der Designer mit den Layoutregeln vertraut sein muss. Im Layout sollten der digitale Schaltungsteil und der analoge Schaltungsteil getrennt werden, sodass ein Teil des Raumes dazwischen bleibt. Das Layout sollte nach High-Speed-, Mittel-, Low-Speed- und I/O-Schaltungen unterteilt werden, um die Interferenz von High-Speed-Schaltungen auf anderen Teilen zu reduzieren.

Abschließend

Das Design der Leiterplatte ist ein komplizierter Prozess. Es gibt viele Faktoren, die bei der Gestaltung berücksichtigt werden müssen. Ein wenig Nachlässigkeit hat einen großen Einfluss auf die Leistung der Leiterplatte. Wenn im Designprozess das Problem der elektromagnetischen Verträglichkeit nicht vollständig berücksichtigt wird, kann die entworfene Leiterplatte nicht normal verwendet werden. Daher sollten im PCB-Design die Verdrahtung, das Layout, die Erdung, die Abschirmung und andere Probleme vollständig berücksichtigt werden, und Übersprechen zwischen den Signalen sollte berücksichtigt werden.