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PCB技術

PCB技術 - ディジタル回路PCB基板設計の干渉防止技術

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PCB技術 - ディジタル回路PCB基板設計の干渉防止技術

ディジタル回路PCB基板設計の干渉防止技術

2021-11-01
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Author:Downs

電子システム内 PCB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)敏感な装置は、容易に妨げられる物を参照する。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。

干渉妨害PCB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、敏感なデバイスの干渉防止性能を改善することである。(感染症の予防と同様)

PCBボード

1干渉の源を抑える

干渉源を抑制することは、DU/DTとDI/干渉源のDT. This is the most prioritized and most important principle in anti-干渉PCB design, そして、それはしばしば努力の半分で結果を2倍得る効果がある.

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)リレーコイルにフリーホイールダイオードを追加してコイルを切断したときの逆起電力の干渉をなくす。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〜数K、抵抗は0.01 K)、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,最短コンデンサ,インダクタンスリードに注目する。

(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サプレッション回路基板に並列に接続し、サイリスタが発生するノイズを低減させる(サイリスタは、ノイズが深刻な場合には破壊される)。

干渉伝搬経路を遮断する

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は異なり,配線上にフィルタを付加することにより高周波干渉雑音の伝搬を遮断でき,孤立した光カプラを付加して解くことができる。電源ノイズは最も有害なので、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大させ、それらを接地線で隔離し、感知器にシールドをかけることである。


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)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るので、シングルチップマイクロコンピュータに電源ノイズの干渉を減らすためにフィルタ回路または電圧レギュレータを単一チップ電源に加える必要がある。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)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。

モータのようなノイズデバイスを制御するためには、I/Oポートとノイズ源との間にアイソレーションを追加する必要がある。

3)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。

(4)回路基板は、強くて弱い信号、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(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。

(5)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。

(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。

(7) 妨害防止部材、例えば磁気ビーズを用いる、磁気リング, パワーフィルタ, そして、MCU Iのような重要な場所のシールド/Oポート, 電源コード, およびPCB回路基板 接続ラインは、回路の干渉防止性能を著しく改善することができる.