PCB技術 - PCB基板設計の干渉要因とは

電子システム内PCB基板設計, 回り道を避けて時間を節約するために, 干渉妨害の要件は十分に考慮されなければならない, そして、干渉防止処置は、後に避けられなければなりませんPCB基板設計 完了. 干渉を起こす3つの基本要素があります。

（1）干渉源は、干渉を生じる構成要素、装置又は信号を指す。du／dt，di／dtが大きい場所は干渉源である。例えば、雷、リレー、サイリスタ、モータ、高周波クロック等はすべて、干渉源となる。

（2）伝播経路は干渉が干渉源から敏感な装置まで伝搬する経路または媒体を指す。典型的な干渉伝搬経路は、ワイヤからの伝導及び空間からの放射線である。

（3）感度の高い装置は容易に乱れたものである。A / D、D / A変換器、シングルチップマイクロコンピュータ、デジタルIC、弱信号増幅器など。

干渉防止の基本原理 PCBレイアウト 設計：干渉源を抑圧する, 遮断伝搬経路, そして、敏感な装置の干渉防止性能を改善してください. (（感染症の予防と同様）)

干渉源を抑圧する

干渉源の抑圧は，干渉源のdu／dtとdi／dtをできるだけ低減することである。これは、反干渉PCB設計において最も優先順位付けされ、最も重要な原理であり、しばしば努力の2倍の結果を得る効果がある。干渉源のdu／dtを減らすことは，干渉源の両端で並列にコンデンサを接続することによって達成される。干渉源のdi／dtを低減することは、干渉源ループと直列にインダクタンスまたは抵抗を接続し、フリーホイールダイオードを追加することによって達成される。

干渉源を抑圧する一般的な対策は以下の通りである。

（1）リレーコイルは、コイルが切断されたとき発生する逆起電力の干渉をなくすためにフリーホイールダイオードを追加する。フリーホイールダイオードを追加するだけでリレーのオフ時間が遅れる。ツェナーダイオードを加えた後に、リレーは単位時間あたりより多くの時間を動かすことができます。

（2）リレー接点（通常はRC直列回路の両端）にスパーク抑制回路を並列接続し（通常は数Kから数十Kまで抵抗を選択し、コンデンサは0.01μF）、火花の衝撃を少なくする。

（3）モータにフィルタ回路を追加し、コンデンサ及びインダクタンスリードをできるだけ短くすること。

（4）回路基板上の各ICは、0.01 kV／f F 1／2×0.1・1／4 Fの高周波コンデンサを並列に接続し、電源に対するICの衝撃を低減する。高周波コンデンサの配線に注意してください。配線は電源端子に近く、できるだけ短くする。さもなければ、コンデンサの等価直列抵抗は増加する。そして、それはフィルタリング効果に影響を及ぼす。

（5）配線時に90度折線を避け、高周波ノイズを低減する。

（6）サイリスタの両端をRC抑制回路と並列に接続し、サイリスタが発生するノイズを低減させる（このノイズはサイリスタを破壊する）。

干渉の伝搬経路に従って干渉波と放射妨害波の二つのタイプに分けることができる。

いわゆる伝導干渉は、ワイヤを介して高感度デバイスに伝搬する干渉を指す. 高周波干渉雑音と有用信号の周波数帯域は異なる, そして、高周波干渉ノイズの伝搬は、ワイヤにフィルタを加えることによって遮断することができる, そして、時々、それを解決するために分離光カプラを加えることができる. 電源ノイズは最も有害です, だから取り扱いに特別な注意を払う. いわゆる放射妨害は、空間放射線を通して敏感なデバイスに伝搬する干渉を意味する. 一般的な解決策は、干渉源と敏感な装置との間の距離を増加させることである, それらを接地線で隔離して、敏感な装置にシールドを加える.

干渉伝搬経路を遮断する一般的な対策は以下の通りである。

（1）電源のマイクロコントローラへの影響を十分に考慮する。電源が良好であれば、回路全体の干渉は半導体よりも解消される。多くのシングルチップマイクロコンピュータは電源ノイズに非常に敏感であり、シングルチップマイクロコンピュータの電源ノイズの干渉を低減するために、フィルタ回路または電圧調整器をシングルチップマイクロコンピュータの電源に追加すべきである。例えば、磁気ビーズおよびコンデンサを使用して、懸垂形のフィルタ回路を形成することができる。もちろん、磁気ビーズの代わりに100Ωの抵抗を用いることもできる。

（2）水晶発振器配線に注目。水晶発振器はマイクロコントローラのピンに可能な限り近接しており、クロック領域は接地線と分離され、水晶発振器のシェルは接地され固定される。この対策は多くの困難な問題を解決できる。

（3）強い信号及び弱い信号，ディジタル及びアナログ信号のような回路基板の合理的な分割。干渉源（例えば、モーター、リレーなど）を敏感な構成要素（単一チップのマイクロコンピュータなど）から遠ざけてください。

（4）アナログ領域からグランド配線を分離し、デジタルグランドをアナロググランドから分離し、最終的に1点で電源グランドに接続する。A／DおよびD／Aチップの配線もこの原理に基づいており、製造業者は、A／DおよびD／Aチップの配置を割り当てる際にこの要件を考慮している。

（5）シングルチップマイクロコンピュータと高出力素子の接地線を別々に接地して相互干渉を低減する。できるだけ多くの回路基板の端に高出力デバイスを配置します。

（6）シングルチップマイクロコンピュータ、電源コード、回路基板接続ライン等のI／Oポート等のキーに磁気ビーズ、磁気リング、パワーフィルタ、シールド等の干渉防止部品を用いることにより、回路の干渉防止性能を大幅に向上させることができる。

敏感な装置の干渉防止性能を改善してください

敏感なデバイスの干渉防止性能を改善することは、敏感なデバイスの側から干渉ノイズのピックアップを最小にして、できるだけ早く異常状態から回復する方法を意味する。

敏感なデバイスの干渉防止性能を改善する一般的な処置は以下の通りです：

（1）誘導ノイズを低減するために配線時のループループ面積を最小化する。

（2）配線時には、電源線と接地線をできるだけ厚くすべきである。圧力降下の低減に加えて、カップリングノイズを低減することがより重要である。

（3）シングルチップマイクロコンピュータのアイドルI／Oポートについては、フロートしないで、電源に接続するか、電源に接続する。他のICのアイドル端子は、システムロジックを変更することなく接地されるか、または電源に接続される。

（4）1つのチップマイクロコンピュータ（例えば、IN 809、impp 706、impn 13、x 25043、x 25045等）の電源監視およびウォッチドッグ回路の使用は、回路全体の干渉防止性能を大きく改善することができる。

（5）速度が要求を満たすことを前提に，シングルチップマイクロコンピュータの水晶発振器を減らし，低速ディジタル回路を選択する。

  (6) ありふれた, のデザインで PCB基板工場, ICデバイスは回路基板上に直接はんだ付けされる, ICソケットはほとんど使われない.