Leiterplattentechnisch - 7-Spitzen, um elektromagnetische Probleme der Leiterplatte zu vermeiden

Tipp 1:

Eine wichtige Möglichkeit, EMI zu reduzieren, ist die PCB-Masseebene zu entwerfen. Der erste Schritt besteht darin, die Erdungsfläche in der Gesamtfläche der Leiterplatte so groß wie möglich zu machen, damit Emissionen, Übersprechen und Rauschen reduziert werden können. Besondere Vorsicht ist bei der Verbindung jedes Bauteils mit dem Erdungspunkt oder der Erdungsebene zu beachten. Wenn dies nicht geschieht, wird die neutralisierende Wirkung einer zuverlässigen Bodenebene nicht vollständig ausgenutzt.

Eine besonders komplexe PCB-Design hat mehrere stabile Spannungen. Idealerweise, Jede Referenzspannung hat ihre eigene entsprechende Masseebene. Allerdings, wenn die Bodenschicht zu groß ist, Es erhöht die Herstellungskosten der Leiterplatte und macht den Preis zu hoch. Der Kompromiss besteht darin, Bodenflugzeuge in drei bis fünf verschiedenen Positionen einzusetzen., und jede Bodenebene kann mehrere Bodenteile enthalten. Dies kontrolliert nicht nur die Herstellungskosten der Leiterplatte, reduziert aber auch EMI und EMV.

Die Zeit, bis das Signal zum Boden zurückkehrt, ist ebenfalls sehr wichtig. Die Zeit für das Signal zur und von der Signalquelle muss gleich sein, sonst wird es ein antennenähnliches Phänomen erzeugen, das die abgestrahlte Energie zu einem Teil der EMI macht. Ebenso sollten die Leiterbahnen, die Strom zur/von der Signalquelle übertragen, so kurz wie möglich sein. Wenn die Länge des Quellpfades und des Rücklaufpfades nicht gleich sind, tritt ein Ground Bounce auf, der ebenfalls EMI erzeugt.

Tipp 2:

Aufgrund der Unterschiede im EWI, Eine gute EMV-Designregel ist, analoge und digitale Schaltungen zu trennen. Die Stromstärke der analogen Schaltung ist höher oder der Strom ist höher, so sollte es weit weg von Hochgeschwindigkeits-Verdrahtung oder Schaltsignalen sein. Wenn möglich, Erdsignale sollten verwendet werden, um sie zu schützen. Auf einem Mehrschichtige Leiterplatte, Analoge Leiterbahnen sollten auf einer Masseebene geroutet werden, und Schaltspuren oder Hochgeschwindigkeitsstrecken sollten sich auf einer anderen Bodenebene befinden. Daher, die Signale unterschiedlicher Eigenschaften werden getrennt.

Im digitalen Schaltungsdesign achten erfahrene Leiterplattenlayout- und Designingenieure besonders auf Hochgeschwindigkeitssignale und Uhren. Bei hohen Geschwindigkeiten sollten Signale und Uhren so kurz wie möglich und neben der Erdungsebene sein, denn wie bereits erwähnt, kann die Erdungsebene Übersprechen, Rauschen und Strahlung in einem kontrollierbaren Bereich halten.

Das digitale Signal sollte auch weit von der Leistungsebene entfernt sein. Wenn der Abstand sehr nahe ist, erzeugt er Rauschen oder Induktion, wodurch das Signal geschwächt wird.

Tipp 3:

Die Verkabelung ist besonders wichtig, um den normalen Stromfluss zu gewährleisten. Wenn der Strom von einem Oszillator oder einer ähnlichen Vorrichtung kommt, ist es besonders wichtig, den Strom von der Erdungsebene getrennt zu halten oder den Strom nicht parallel zu einer anderen Spur laufen zu lassen. Zwei parallele Hochgeschwindigkeitssignale erzeugen EMV und EMI, insbesondere Übersprechen. Der Widerstandsweg muss der kürzeste und der Rückstrompfad so kurz wie möglich sein. Die Länge des Rücklaufpfads sollte mit der Länge der Sende-Trace übereinstimmen.

Bei EMI wird eine als "verletzte Verdrahtung" und die andere als "victimized verdrahtung" bezeichnet. Die Kopplung von Induktivität und Kapazität beeinflusst die "victimized" Spur aufgrund des Vorhandenseins von elektromagnetischen Feldern und erzeugt dadurch Vorwärts- und Rückwärtsströme auf der "victimized trace". In diesem Fall werden Ripples in einer stabilen Umgebung erzeugt, in der Übertragungslänge und Empfangslänge des Signals fast gleich sind.

Mit dem kontinuierlichen Aufkommen neuer Materialien und neuer Komponenten müssen sich PCB-Designer weiterhin mit Problemen der elektromagnetischen Verträglichkeit und Interferenz auseinandersetzen.

Tipp 4:

Die Entkopplung von Kondensatoren kann die negativen Auswirkungen von Übersprechen reduzieren. Sie sollten zwischen dem Stromversorgungsstift und dem Erdungsstift des Geräts angeordnet sein, um eine niedrige AC-Impedanz zu gewährleisten und Rauschen und Übersprechen zu reduzieren. Um eine niedrige Impedanz über einen weiten Frequenzbereich zu erreichen, sollten mehrere Entkopplungskondensatoren verwendet werden.

Tipp 5:

Um EMI zu reduzieren, vermeiden Sie Verdrahtung, Durchkontaktierungen und andere Komponenten, die einen 90°-Winkel bilden, da rechte Winkel Strahlung erzeugen. An dieser Ecke wird die Kapazität zunehmen, und die charakteristische Impedanz ändert sich auch, was zu Reflexionen und dann EMI führt. Um 90°-Winkel zu vermeiden, sollten Leiterbahnen mindestens in zwei 45°-Winkeln zu den Ecken geführt werden.

Tipp 6:

In fast allen Leiterplattenlayouts, Durchkontaktierungen müssen verwendet werden, um leitfähige Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten herzustellen. Leiterplattenlayout Ingenieure müssen besonders vorsichtig sein, da Durchkontaktierungen Induktivität und Kapazität erzeugen. In einigen Fällen, sie werden auch Reflexion hervorrufen, weil sich die charakteristische Impedanz ändert, wenn der Durchgang in der Spur erfolgt.

Tipp 7:

Kabel mit digitalen Schaltungen und analogen Strömen erzeugen parasitäre Kapazität und Induktivität, was viele EMV-bezogene Probleme verursacht. Wenn ein Twisted Pair Kabel verwendet wird, wird der Kupplungspegel niedrig gehalten und das erzeugte Magnetfeld wird eliminiert. Für Hochfrequenzsignale muss ein geschirmtes Kabel verwendet werden, und die Vorder- und Rückseite des Kabels müssen geerdet werden, um EMI-Störungen zu vermeiden.