Leiterplattentechnisch - Was sind die Störfaktoren des PCB-Designs

Im elektronischen System PCB-Design, um Umwege zu vermeiden und Zeit zu sparen, die Interferenzschutzanforderungen sollten vollständig berücksichtigt und erfüllt werden, Nach der PCB-Design ist abgeschlossen. Es gibt drei grundlegende Elemente, die Störungen verursachen:

(1) Interferenzquelle bezieht sich auf das Bauteil, die Ausrüstung oder das Signal, das Interferenzen erzeugt. Es wird in mathematischer Sprache wie folgt beschrieben: du/dt, der Ort, an dem di/dt groß ist, ist die Störquelle. Zum Beispiel können Blitze, Relais, Thyristoren, Motoren, Hochfrequenz-Uhren usw. zu Störquellen werden.

(2) Ausbreitungspfad bezieht sich auf den Pfad oder das Medium, durch das sich die Störung von der Störquelle auf das empfindliche Gerät ausbreitet. Der typische Störausbreitungsweg ist die Leitung durch Drähte und Strahlung aus dem Weltraum.

(3) Empfindliche Geräte sind solche, die leicht gestört werden. Wie: A/D, D/A-Wandler, Einzelchip-Mikrocomputer, digitaler IC, schwacher Signalverstärker, etc.

Grundprinzipien der Störungsbekämpfung Leiterplattenlayout Design sind: Unterdrückung von Störquellen, Unterbrechung der Störausbreitungspfade, und die Anti-Interferenz-Leistung empfindlicher Geräte verbessern. ((Ähnlich wie bei der Prävention von Infektionskrankheiten))

1 Unterdrückung von Störquellen

Durch Unterdrückung der Störquelle sollen du/dt und di/dt der Störquelle so weit wie möglich reduziert werden. Dies ist das priorisierteste und wichtigste Prinzip im Interferenzschutz-PCB-Design, und es hat oft den Effekt, das doppelte Ergebnis mit halbem Aufwand zu erhalten. Die Reduzierung des du/dt der Störquelle wird hauptsächlich durch den parallelen Anschluss von Kondensatoren an beiden Enden der Störquelle erreicht. Die Reduzierung der Di/dt der Störquelle wird erreicht, indem Induktivität oder Widerstand in Reihe mit der Störquellenschleife verbunden und eine Freilaufdiode hinzugefügt wird.

Gemeinsame Maßnahmen zur Unterdrückung von Störquellen sind wie folgt:

(1) Die Relaisspule fügt eine Freilaufdiode hinzu, um die Interferenz der hinteren elektromotorischen Kraft zu beseitigen, die beim Trennen der Spule erzeugt wird. Nur das Hinzufügen einer Freilaufdiode verzögert die Ausschaltzeit des Relais. Nach dem Hinzufügen einer Zenerdiode kann das Relais mehrmals pro Zeiteinheit arbeiten.

(2) Schließen Sie einen Funkenunterdrückungskreislauf parallel an beiden Enden des Relaiskontakts an (normalerweise eine RC-Reihenschaltung, der Widerstand wird im Allgemeinen von einigen K zu Dutzenden K ausgewählt, und der Kondensator ist 0.01uF), um den Einfluss von elektrischen Funken zu reduzieren.

(3) Fügen Sie einen Filterkreis zum Motor hinzu und beachten Sie, dass der Kondensator und die Induktivitätsleitungen so kurz wie möglich sein sollten.

(4) Jeder IC auf der Leiterplatte sollte parallel mit einem 0.01μF～0.1μF 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 Stromanschluss und so kurz wie möglich sein. Andernfalls wird der äquivalente Reihenwiderstand des Kondensators erhöht, was den Filtereffekt beeinflusst.

(5) Vermeiden Sie 90-Grad-Faltlinien bei der Verdrahtung, um die hochfrequente Geräuschemission zu reduzieren.

(6) Beide Enden des Thyristors sind parallel mit einem RC-Unterdrückungskreislauf verbunden, um das vom Thyristor erzeugte Rauschen zu reduzieren (dieses Rauschen kann den Thyristor brechen).

Entsprechend dem Ausbreitungsweg der Störung kann es in zwei Arten unterteilt werden: geführte Störung und abgestrahlte Störung.

Die sogenannte leitungsgeführte Störung bezieht sich auf die Störung, die sich über Drähte auf empfindliche Geräte ausbreitet. Die Frequenzbänder von hochfrequentem Störrauschen und nützlichen Signalen sind unterschiedlich, und die Ausbreitung von hochfrequenten Störgeräuschen kann durch Hinzufügen eines Filters auf dem Draht unterbrochen werden, und manchmal kann ein Isolations-Optokoppler hinzugefügt werden, um es zu lösen. Stromversorgungsgeräusche sind die schädlichsten, Achten Sie daher besonders auf die Handhabung. Die sogenannte Strahlungsstörung bezieht sich auf die Störung, die sich durch Weltraumstrahlung auf empfindliche Geräte ausbreitet. Die allgemeine Lösung besteht darin, den Abstand zwischen der Störquelle und dem empfindlichen Gerät zu erhöhen, Isolieren Sie sie mit einem Erdungskabel und fügen Sie eine Abschirmung auf das empfindliche Gerät.

Gemeinsame Maßnahmen zur Abschaltung des Störausbreitungsweges sind wie folgt:

(1) Berücksichtigen Sie die Auswirkungen der Stromversorgung auf den Mikrocontroller vollständig. Wenn die Stromversorgung gut gemacht wird, wird die Störfestigkeit der gesamten Schaltung mehr als die Hälfte gelöst. Viele Einzelchip-Mikrocomputer sind sehr empfindlich auf Stromversorgungsgeräusche, und ein Filterkreis oder Spannungsregler sollte zur Stromversorgung des Einzelchip-Mikrocomputers hinzugefügt werden, um die Störung des Stromversorgungsgeräusches auf den Einzelchip-Mikrocomputer zu reduzieren. Zum Beispiel können Magnetperlen und Kondensatoren verwendet werden, um einen π-förmigen Filterkreis zu bilden. Natürlich können 100Ω Widerstände anstelle von Magnetperlen verwendet werden, wenn die Bedingungen nicht hoch sind.

(2) Achten Sie auf die Verkabelung des Kristalloszillators. Der Kristalloszillator ist so nah wie möglich an den Pins des Mikrocontrollers, der Taktbereich ist mit einem Massedraht isoliert und die Kristalloszillatorschale geerdet und fixiert. Diese Maßnahme kann viele schwierige Probleme lösen.

(3) Angemessene Aufteilung der Leiterplatte, wie starke und schwache Signale, digitale und analoge Signale. Halten Sie Störquellen (wie Motoren, Relais) so weit wie möglich von empfindlichen Komponenten (wie Einzelchip-Mikrocomputern) fern.

(4) Trennen Sie den digitalen Bereich vom analogen Bereich mit einem Erdungskabel, trennen Sie die digitale Masse von der analogen Masse und schließen Sie sie schließlich an einem Punkt mit der Stromerde an. Auch die Verdrahtung von A/D- und D/A-Chips basiert auf diesem Prinzip, und Hersteller haben diese Anforderung bei der Zuweisung von A/D- und D/A-Chippinanordnungen berücksichtigt.

(5) Die Erdungskabel des Einzelchip-Mikrocomputers und der Hochleistungsgeräte sollten getrennt geerdet werden, um gegenseitige Interferenzen zu reduzieren. Platzieren Sie Hochleistungsgeräte so weit wie möglich am Rand der Leiterplatte.

(6) Die Verwendung von Anti-Interferenz-Komponenten wie magnetische Perlen, magnetische Ringe, Leistungsfilter und Schirme an Schlüsselstellen wie dem I/O-Port des Einzelchip-Mikrocomputers, Netzkabel, Leiterplattenverbindungsleitung usw., kann die Anti-Interferenz-Leistung der Schaltung erheblich verbessern.

3Verbessern Sie die Anti-Interferenz-Leistung von empfindlichen Geräten

Die Verbesserung der Störschutzleistung empfindlicher Geräte bezieht sich auf die Methode, die Aufnahme von Störgeräuschen von der Seite empfindlicher Geräte zu minimieren und sich so schnell wie möglich von anormalen Bedingungen zu erholen.

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

(1) Minimieren Sie den Loop Loop Bereich bei der Verdrahtung, um induziertes Rauschen zu reduzieren.

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

(3) Für die idle-I/O-Ports des Single-Chip-Mikrocomputers nicht schwimmen, sondern geerdet oder an das Netzteil angeschlossen sein. Die Idle-Klemmen anderer ICs werden geerdet oder mit Strom verbunden, ohne die Systemlogik zu ändern.

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

(5) Unter der Voraussetzung, dass die Geschwindigkeit die Anforderungen erfüllen kann, versuchen Sie, den Kristalloszillator des Einzelchip-Mikrocomputers zu reduzieren und digitale Schaltungen mit niedriger Geschwindigkeit auszuwählen.

(6) Generally, in der Gestaltung von Leiterplattenfabriken, IC-Geräte werden direkt auf die Platine gelötet, und IC-Buchsen werden selten verwendet.