PCB技術 - 電子機器における電磁妨害源の抑制

電磁妨害すべての種類の電子および電気機器に広く存在する, そして、様々な電子機器や電気機器は、彼らが働いているときに多かれ少なかれ電磁波を発する,これは、機器全体の通常の動作に干渉を引き起こす.電子製品設計, 電磁両立性の考慮が不十分であるため, いくつかの電気電子製品は資格がありません. したがって, 著者は注目すべき点をまとめた.

グランドコネクション

アナログおよびデジタル回路は、独立した電源および接地パスを有する。回路の2つの部分の電源および接地線を広げるか、電源および接地ループのインピーダンスを減らすために別々の電源および接地レイヤーを使用して、電源および接地回路のいかなる可能な干渉電圧も減らす。

別々の作業のアナロググラウンドとデジタルグラウンドPCB基板は、システムグランドポイントの近くの単一のポイントで接続することができます. 電源電圧が同じ場合, アナログ回路およびデジタル回路の電源は、単一のポイントでパワー入口に接続される.電源電圧が矛盾しているならば, つの電源はより近い. 2つの電源間のシグナルリターン電流のためのパスを提供するためにA -1つの1-2.

理想的な接地線はゼロインピーダンス、ゼロ電位の物理的実体である。これは、信号の基準点ではなく、電流が流れるときの電圧降下も生じない。実際の電気・電子機器においては、このような理想的な接地線は存在せず、接地線に電流が流れると必然的に電圧降下が生じる。これによれば、接地線における干渉の発生機構は次の2点に起因する。第1に、低インピーダンス及び給電フィーダインピーダンスを低減する。第二に、正しく接地方法を選択し、グランドループをブロックします。接地方式によれば，浮遊地，一点接地，多点接地，混合接地がある。敏感な線の干渉が主に外部空間またはシステムシェルから来るならば、浮く地面はこの問題を解決するのに用いられることができます。しかし，浮遊式地上機器は静電気蓄積が起こりやすい。電荷があるレベルに達すると静電放電が起こり、浮遊地は一般的な電子機器には適していない。

基板PCBコンポーネントレイアウト要件

回路 基板構成要素と信号経路のレイアウトは不要な信号の相互結合を最小化しなければならない。

低レベルの電子信号チャネルは、過渡的なプロセスを生成することができる回路を含むハイレベルの信号チャネルおよび非フィルタリングされた電力線に近接してはならない。

高，中，低速論理回路はpcb上に異なる領域を用いる。

回路を配置する場合には、信号線の長さを小さくする必要がある。

隣接するボード間で、同じ基板の隣接するレベルと、同じレベルの隣接配線との間に、過度に長い平行な信号線がないことを保証する。

電磁干渉（EMI）フィルタは、EMIソースに可能な限り近くなければならず、同じ回路基板上に配置されるべきである。

DC／DCコンバータ、スイッチング素子及び整流器は、それらのワイヤの長さを最小にするために可能な限り変圧器の近くに配置されるべきである。

電圧調整成分とフィルタコンデンサとを整流ダイオードにできるだけ近接させる。

プリント基板は、周波数や電流のスイッチング特性に応じて分割され、ノイズ成分と非雑音成分は離間する必要がある。

ノイズに敏感な配線は高電流，高速スイッチング線に平行ではない。

多層 基板デザイン

に 多層 基板設計,パワープレーンはグランドプレーンの近くにあって、グランドプレーンの下に配置されるべきです. このように, つの金属プレート間の静電容量は、電源のための平滑コンデンサとして使うことができる, また、接地面は、電力面に分布する放射電流を遮蔽するフラックス除去を生成するために, 配線層は金属平面全体に隣接して配置されるべきであり、中間層のプリント線は平面導波路を形成する, そして、表面上にマイクロストリップラインが形成される. 両者の伝送特性は異なるクロック回路と高周波回路は、干渉と放射の主な源です. それらは機密回路から離れて離れて配置されなければならない全て印刷 板ある電圧を持つSは電磁エネルギーを宇宙に放射する. この効果を減らすために, 印刷の物理的な大きさ 板 最寄りの接地の物理的サイズよりも小さい 板, ここで、hは2つの印刷の表面です 板s. 間隔. 一般的な典型的な印刷によると 板 サイズ, 20 Hは概して3 mmである,

2つのプリントライン間の比較的小さい距離によって引き起こされる電磁クロストークを避けるために、任意のライン間隔は、プリントライン幅の少なくとも2倍、すなわち、2 W以上であるべきであり、ここでWは印刷ラインの幅である。

セット減結合コンデンサ

高周波数デカップリングコンデンサは、1 GHzの高周波成分を除去することができる。セラミックチップコンデンサまたは多層セラミックコンデンサは、より良い高周波特性を有する。プリント回路基板を設計する際には、各集積回路の電源とグランドとの間にデカップリングコンデンサを追加しなければならない。デカップリングコンデンサは2つの機能を有する。一方では、集積回路のエネルギー蓄積コンデンサであり、集積回路の開閉の瞬間に充電および放電エネルギーを供給し、吸収する一方、デバイスの高周波ノイズを回避する。

ライン間の電磁結合を抑制する

干渉源と敏感な回路のループ領域を減らしてください。最良の方法は、ツイストペア線とシールドワイヤを使用することであり、信号線と接地線（または電流伝達回路）が、信号線と接地線（または電流伝達回路）との間の距離が最も短いように、一緒にツイストされるライン間の距離を増やすことは、干渉源と誘導線間の相互インダクタンスをできるだけ小さくする；可能であれば、干渉源線と誘導線は直角（または直角に近い）で配線され、これはライン間の2つの結合を大いに減らすことができる

雑音と電磁干渉を低減する他の方法

クロック線を接地線で囲み、クロック線をできるだけ短く保つ。

リレー等に何らかの減衰を与える。

システム要件を満たす最低周波数クロックを用いる。

クロックジェネレータは、クロックを使用するデバイスに可能な限り近い。水晶振動子のシェルは接地されるべきである。

I／O駆動回路は可能な限りプリント基板の端部に近く、プリント基板をできるだけ早く残すようにする。プリント基板に入る信号をフィルタリングし、高ノイズ領域からの信号をフィルタリングする必要がある。同時に、一連の終端抵抗器を使用して信号反射を低減する。

使用しないゲート回路の入力端子をフローティング状態にしてはならない。未使用のオペアンプの正入力端子は接地され、負の入力端子は出力端子に接続される。

プリント基板は90度折線の代わりに45度折線を使用し，高周波信号の外部発光とカップリングを低減する。

クロック、バス及びチップ選択信号は、I／Oライン及びコネクタから遠く離れていなければならない。

アナログ電圧入力ライン及び基準電圧端子は、デジタル回路信号線、特にクロックから可能な限り遠くになければならない。A／Dデバイスについては、デジタル部分とアナログ部分は交差するよりむしろ統一される。

水晶の下に配線を配線し、ノイズを感知する装置ではない。

結論として

基板PCBでは設計, 様々な干渉の影響を考慮する必要がある. 完全な設計は効果的に電磁干渉をシミュレートすることができます, 製品設計サイクルの短縮, そして、システムの安定性と信頼性を改善する.