Leiterplattentechnisch - Anti-Interferenz-Technologie der digitalen Schaltung PCB Design

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 beziehen sich auf Objekte, die leicht gestört werden. Wie: A/D, D/A-Wundler, Einzelchip-Mikrocomputer, digitaler IC, schwacher Signalverstärker, etc.

Die Grundprinzipien des Anti-Interferenz-PCB-Designs sind: Unterdrücken Sie Interferenzquellen, schneiden Sie Interferenz-Ausbreitungspfade ab und verbessern Sie die Interferenz-Leistung empfindlicher Geräte. (Ähnlich wie bei der Prävention von Infektionskrankheiten)

1 Unterdrückung der Störquelle

Die Unterdrückung der Störquelle soll die/dt und di/dt der Störquelle so weit wie möglich. This is the most prioritized and most important principle in anti-Interferenz-Leiterplatte 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) Eine Freilaufdiode wird der Relaisspule hinzugefügt, um die Interferenz der rückseitigen 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 Funkenunterdrückungskreis parallel an beiden Enden des Relaiskontakts an (normalerweise eine RC-Reihenschaltung, der Widerstand wird im Allgemeinen von mehreren 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 achten Sie auf die kürzesten möglichen Kondensator- und Induktivitätsleitungen.

(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 der RC-Unterdrückungs-Leiterplatte verbunden, um das vom Thyristor erzeugte Rauschen zu reduzieren (der Thyristor kann abgebrochen werden, wenn das Rauschen ernst ist).

Unterbrechen Sie den Ausbreitungspfad der Störung

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 hochfrequentem Störrauschen kann durch Hinzufügen eines Filters auf dem Draht abgeschnitten werden, und manchmal kann ein Isolationsoptokoppler hinzugefügt werden, um es zu lösen. Stromversorgungsgeräusche sind am 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, sie mit einem Erdungskabel zu isolieren und eine Abschirmung auf das empfindliche Gerät zu setzen.

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, so dass es notwendig ist, eine Filterschaltung oder einen Spannungsregler zu der Einzelchip-Stromversorgung hinzuzufügen, 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) Wenn der I/O-Port des Single-Chip-Mikrocomputers zur Steuerung von Rauschgeräten wie Motoren verwendet wird, sollte zwischen dem I/O-Port und der Rauschquelle eine Trennung hinzugefügt werden (fügen Sie einen π-förmigen Filterkreis hinzu).

Um Rauschgeräte wie Motoren zu steuern, sollte eine Trennung zwischen dem I/O-Port und der Rauschquelle hinzugefügt werden (fügen Sie einen π-förmigen Filterkreis hinzu).

(3) 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.

(4) Die Leiterplatte ist angemessen unterteilt, 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.

(5) 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.

(6) 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.

(7) The use of anti-interference components such as magnetic beads, Magnetringe, Leistungsfilter, und Abschirmungen an Schlüsselstellen wie der MCU I/O Hafen, Netzkabel, and Leiterplatte Verbindungsleitung kann die Störschutzleistung der Schaltung erheblich verbessern.