Leiterplattentechnisch - Wie man das PCB-Signal für EMI bewegt

Nachdem Kunden geholfen haben, ihre Produkte EMI-Standards zu erfüllen, wurde ein potenzielles Problem entdeckt: schlechtes PC-Board-Design. Aufgrund der Erfahrung sind Designer von IoT-Produkten auf Probleme gestoßen, die durch schlechtes PC-Board-Design verursacht werden. Wenn Energie an Bord empfindliche Empfängerkreise zerstört, kann ein schlechtes Design unendliche Verzögerungen verursachen, die zu Ausfällen der zellulären Konformität führen können. GPS- und Wi-Fi-Empfänger verlieren ebenfalls an Empfindlichkeit.

Wie sich das Signal durch die Leiterplatte bewegt und wie sich das elektromagnetische Feld bewegt, beeinflussen diese Bewegung. Der Unterschied zwischen guter und schlechter PCB Stapelung.

Es gibt viele Faktoren, die zu einem schlechten EMI-Design beitragen. Dazu gehören:

Verwenden Sie digitale und empfindliche analoge Schaltungen, um Rauschschaltungen wie Stromversorgung und Motorumwandlung zu mischen.

Platzieren Sie den Takttreiber zu nah an den Rand der Leiterplatte oder in der Nähe empfindlicher Schaltungen.

Schlechte Leitung, die Übersprechen verursacht.

Führen Sie Takt- (oder Hochgeschwindigkeits-) Spuren auf den Lücken/Schlitzen der Rücklaufebene aus.

Am wichtigsten, die falsche Stapelung.

Die Crossover-Taktspuren auf dem Rückstellspalt wurden behoben. Das Fixieren des letzten Elements über Layerüberlagerungen behebt jedoch in der Regel unzählige Nachteile, einschließlich vieler anderer Elemente auf der Liste.

Beim Besuch von College-Schaltungskursen wurde den meisten von uns fälschlicherweise beigebracht, wie Gleich- und Wechselstrom in Einzel- oder Verteilungsleitungen (Übertragungsleitungen) funktionieren. In unserem Kurs "Fields and Waves" werden wir kaum in die praktische Anwendung des Leiterplattendesigns oder die Signalübertragung durch die Leiterplatte eingewiesen. Tatsächlich arbeiten diese beiden Konzepte – Schaltkreise und Felder – zusammen (komplementär), wenn ein digitales Signal über eine Mikrostreifenleitung oder eine Stripline verbreitet wird.

Bevor Sie verstehen können, wie sich das Signal in der PC-Platine ausbreitet, müssen Sie zunächst etwas Physik verstehen.

Wir alle werden gelehrt, dass der "Strom" das fließende Kupfer der Elektronen ist. Das ist nah an der Wahrheit, außer dass wir dazu neigen, über positive Ströme nachzudenken – Mangel an Elektronen, oft als "Löcher" bezeichnet. Elektronen und die "Löcher" (positive Ladungen), die sie hinterlassen, reisen jedoch sehr langsam.

Natürlich ist dieser Strom für den Gleichstromkreis korrekt (außer für den anfänglichen Batterieanschluss transient). Aber für den "DC"-Ausgang (mit Transienten) von AC- (oder Hochfrequenz-) Schaltkreisen oder Schaltnetzteilen müssen wir verstehen, dass alle Verbindungsleitungen/Verkabelungen jetzt Übertragungsleitungen berücksichtigen müssen.

Ergebnisse Zunächst einmal betrachten wir, wie der Kondensator scheinbar Elektronen fließen lässt. Ist das nicht das Prinzip der Entkopplung von Kondensatoren? Wenn wir eine Batterie an einen Kondensator anbringen, wird jede positive Ladung auf der oberen Platte die positive Ladung auf der unteren Platte abstoßen und eine negative Ladung hinterlassen. James Clerk Maxwell nannte es "Verdrängungsstrom", bei dem die positive Ladung nur die positive Ladung auf der gegenüberliegenden Platte ersetzt und die negative Ladung verlässt, und umgekehrt. Dieser Verschiebstrom ist definiert als dE anddt (zeitvariierendes elektrisches Feld).