PCB技術 - PCB回路の干渉防止設計

PCB電子システム設計における回路干渉, 回り道を避けて時間を節約するために, 我々は完全に考慮しなければならないと干渉干渉要件を満たす, そして、デザインが完了したあと、干渉防止対策をとるのを避けてください. 干渉の基本的な要素は三つあります。

（1）干渉源は，素子，装置，信号発生干渉を指す。du／dt，di／dtが大きい場合，干渉源である。例えば、雷、リレー、サイリスタ、モータ、および高周波クロックは、干渉源となり得る。

（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、空間内のワイヤ及び放射線による導通である。

（3）敏感な装置は、邪魔になる装置である。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。

干渉防止設計の基本原理は干渉源を抑圧し，干渉伝搬経路を遮断し，高感度素子の干渉防止性能を向上させることである。（感染症の予防と同様）

1干渉源の抑制

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。これは反干渉設計で最も重要で最も重要な原則です。そして、それはしばしば半分の努力で結果を二回成し遂げます。干渉源のdu／dtを減らすことは，主に干渉源の両端において並列化コンデンサにより実現される。干渉源のdi／dtを小さくすることは，インダクタンスまたは抵抗を直列に接続し，干渉源回路にフリーホワイリングダイオードを付加することで実現される。

干渉源を抑圧する一般的な対策は以下の通りである。

（1）コイルが切断されたときに発生する逆EMF干渉を除去するために、フリーコイルをリレーコイルに加える。フリーホイールダイオードを追加するだけでリレーの切断時間が遅れる。ツェナーダイオードを追加した後、リレーは単位時間でより多くの時間を行うことができます。

（2）電気放電の影響を低減するために、リレー接点の両端においてスパーク抑制回路（一般的にRC直列回路、抵抗は通常数K〜数十K、静電容量0.01Ω）を接続する。

3）モータにフィルタ回路を付加し，静電容量とインダクタンスのリードにできるだけ短く注意を払う。

（4）回路基板上の各ICは、電源に対するICの影響を低減するために、並列の1／4 F／F 1／2×0.1・1／4 Fの高周波コンデンサ0.01に接続されている。高周波コンデンサの配線に注意してください。配線は、電源端に近く、できるだけ厚く、短くする必要があります。さもなければ、それはコンデンサの等価直列抵抗を増加させて、フィルタリング効果に影響を及ぼします。

（5）配線時に90度の破線を避け、高周波ノイズを低減する。

（6）サイリスタの両端をRC抑制回路に並列に接続し、サイリスタが発生するノイズを低減させる（ノイズが深刻である場合はサイリスタを分解する）。

干渉の伝搬経路に従って，伝導干渉と放射妨害に分けることができる。

いわゆる干渉干渉は、ワイヤを介して高感度デバイスに送信される干渉を指す。高周波干渉雑音の周波数帯域は有用信号の周波数帯域と異なる。高周波干渉雑音の伝搬は、導体にフィルタを付加することによって遮断することができ、時には分離光カプラを追加することができる。電源ノイズは最も有害であるので、特別な注意は処置に支払わなければなりません。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送される干渉を意味する。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大させ、それらを接地線で分離し、敏感なデバイス上にマスクを加えることである。

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）MCUに対する電源の影響を十分に考慮する。電源が良好であれば、回路全体の干渉防止の半分以上を解決する。多くの単一チップコンピュータは、電源ノイズに非常に敏感である。単一チップマイクロコンピュータに電源回路のノイズを干渉させるために、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電源に追加しなければならない。例えば、懸垂形のフィルタ回路は、磁性ビーズとコンデンサで構成することができる。もちろん、条件が高くない場合は、磁気ビーズを交換するために100アンペアの抵抗器を使用することもできる。

（2）シングルチップマイクロコンピュータのI／Oポートを使用してモータ等のノイズデバイスを制御する場合には、I／Oポートとノイズ源との間にアイソレーションを付加しておく。モータ等の騒音制御装置については、I／Oポートとノイズ源との間にアイソレーションを付加しておく。

3）水晶発振器配線に注目。水晶発振器とシングルチップ・マイクロコンピュータ・ピンは、できるだけ近くである。そして、クロック領域はグランドワイヤで絶縁される。そして、水晶振動子シェルは接地されて、固定される。この対策は多くの困難な問題を解決できる。

（4）回路基板は、強く、弱い信号、デジタルおよびアナログ信号のように合理的に分割される。干渉源（モーター、リレーなど）を敏感な要素（シングルチップマイクロコンピュータなど）から遠ざけてください。

（5）接地領域を使用して、デジタル領域をアナログ領域から分離し、デジタルグラウ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とD / Aチップの配線もこの原理に基づいている。A／D及びD／Aチップのピン配置を割り当てる場合、製造者はこの要求を考慮した。

（6）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、相互干渉を低減する。高出力デバイスは、できるだけ回路基板の端部に配置される。

（7）MCU I／Oポート、電力線及び回路基板接続ライン等の主要な場所に、磁気ビーズ、磁気リング、パワーフィルタ、シールドカバー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。

3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、干渉ノイズのピックアップを最小化し、できるだけ早く異常状態から回復する方法を指す。

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）配線時には、ループの面積をできるだけ小さくし、誘導ノイズを低減する。

（2）配線時には、電力線及び接地線をできるだけ厚くする。電圧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ポートに対しては、空気中ではなく、グランドまたは電源を供給する。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電源に接続されている。

（4）INT 809、INP 706、およびIMG 813のようなシングルチップマイクロコンピュータ用の電力監視およびウォッチドッグ回路を使用する。