PCB 블로그 - 열차용 고속 디지털 인쇄판의 방해 방지 설계

고속 디지털 인쇄 회로기판 설계에서 주의해야 할 문제와 고속 디지털 회로가 열차 적재 시스템에서 어떤 방면에 영향을 미칠지, 그리고 이러한 영향을 미치는 원인을 상세히 밝혔다.몇 가지 방법을 취해야 한다.이러한 방법으로 설계된 회로는 제품의 방해 방지 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 것이 실증되었다.과학기술이 끊임없이 발전함에 따라 열차도 고속으로 발전하고 있으며 고속 디지털 회로는 점차 열차의 차량용 시스템에 채용되고 있다.열차의 교란원은 매우 많은데, 각종 변압기, 풍기, 전궁, 공기압축기 등에 의한 전자기 교란을 포함하여 열차 내 고속 디지털 회로의 정상적인 운행에 영향을 준다.이밖에 탑승환경과 작업환경의 쾌적성을 보장하기 위해 차내에는 에어컨, 전기가열기, 통풍기 등 각종 전기설비가 갖추어져있는데 이런 설비는 또 대외적으로 전자복사를 일으켜 고속디지털회로의 정상적인 작업에 영향을 준다.따라서 열차에서 이처럼 복잡한 환경에서는 고속 디지털 신호의 신뢰성을 어떻게 확보하느냐가 특히 중요해질 것이다.이러한 문제를 제대로 처리하지 못하면 신호 왜곡, 타이밍 오류, 시스템 불안정 등 여러 가지 상황을 초래하여 헤아릴 수 없는 손실을 초래할 수 있다.열차 통신, 제어 등 시스템의 정상적인 운행을 보장하기 위하여 설비의 방해 방지 설계는 기능 설계와 동등하게 중요하다.설계 초기에 반드시 디지털 회로의 방해에 대한 억제를 고려해야 한다. 그렇지 않으면 고속 디지털 회로의 방해 방지 요구를 만족시키기 어렵다.그러므로 디지털회로기판의 교란저항능력을 제고하고 회로복사를 감소시켜 설계가 완성된후 회로기판의 교란에 대해 보완조치를 취하지 않도록 할 필요가 있다.

1.간섭의 방식간섭형성의 기본방식은 다음과 같은 세가지가 있다. 즉 간섭원, 결합경로와 민감원이다.1.1 PCB 보드의 간섭 결합 경로 회로 기판의 간섭은 주로 공통 모드 간섭과 차형 간섭을 포함한다.차형 간섭은 신호 회로에서, 공모간섭은 케이블의 공모전류에서 발생한다.인쇄회로기판의 경우, 주로 그 차형 간섭을 가리키는데, 왜냐하면 그 차형 간섭의 주파수 범위는 회로 신호가 차지하는 전체 주파수 대역이기 때문이다.시스템 작동에 영향을 주는 다양한 간섭.차형 간섭을 줄이는 주요 방법은 배선 과정에서 흔적선의 길이를 최소화하고 신호 루프 면적을 줄이는 것이다. 1.2 PCB 보드의 간섭원 생성 방법 고속 디지털 회로에서 다양한 유형의 간섭이 발생하는 주요 원인은 전원 자체의 고유 소음 주파수와 외부 di/dt와 du/dt의 다양한 변화회로.선로의 각종 용량과 전감 부하는 따라서 신호가 도약할 때 최고봉이 소음을 형성하는데, 이러한 소음은 각 회로의 전류 회로를 통해 회로를 따라 전도되기 때문에 전원 자체의 고유 소음과 고속 디지털 전환으로 인한 각종 소음이다.디커플링과 필터링은 회로 자체나 다양한 유형의 돌연변이 신호에서 발생하는 소음을 억제하는 가장 좋은 방법이다.1.3 PCB 보드의 민감한 소스 고속 디지털 신호의 민감한 소스는 주로 외부 간섭에 취약한 물체를 가리킨다. 예를 들어 A/D, D/A 변환기, 논리 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 트랜지스터 발진기, 디지털 IC,이러한 부품의 안정성은 회로기판 시스템 조작의 안정성과 정확성에 직결된다.따라서 이러한 민감한 소스를 적절히 보호하여 간섭에 대한 저항력을 높일 필요가 있습니다.PCB 보드의 간섭 방지 조치 2.1 결합 회로 감소 결합을 줄이는 주요 방법은 신호 회로 면적을 줄이는 것입니다. 그 중에서 지선, 전원,,민감한 신호원과 회로기판 가장자리를 주로 해결해야 한다. 1) 지선과 전원 결합 회로 지선 임피던스를 줄이는 것이 회로기판의 지선 소음의 주요 원인이므로 지선 임피던스를 최소화하고 접지나 격자 접지를 사용할 수 있다.고속 디지털 회로 기판의 경우 다중 레이어를 사용하여 루프 면적을 줄이고 중간 레이어를 전원 또는 접지층으로 적용하며 전원과 인접한 레이어와 바닥 사이의 거리는 가능한 한 작아야 합니다.각 신호층에 해당 접지를 두도록 합니다. 신호선과 그 접지 회로로 형성된 고리의 면적은 가능한 작아야 합니다.원형 영역이 작을수록 외부 간섭이 줄어듭니다.이러한 특징을 감안하여 접지평면을 구분할 때 접지평면과 중요한 신호흔적선의 분포를 고려하여 접지평면의 개조 등으로 인한 문제를 방지하고 신호선이 접지평면과 전원평면 사이의 분리구역을 통과하지 못하여 큰 접지환류가 형성되는것을 방지해야 한다.이와 동시에 전원층은 접지층에서 약 3mm로 축소되여야 하며 이렇게 하면 70% 이상의 전원교란을 억제할수 있다. 2) 민감원신호의 결합회로를 감소시켜 주기성신호 등 민감신호, 례하면 시계신호, 아날로그신호와 주소버스의 저급신호에 대해 교란이 비교적 강하고이것도 고속 디지털 회로를 설계하는 관건이다.인쇄판의 핵심 신호의 배선은 높음에서 낮음의 원칙 (정렬 방법: 높음에서 낮음: 아날로그 신호-재설정 신호-I2C-클럭 신호-읽기 및 쓰기 신호-고속, 무선 주파수 신호-데이터 버스-주소 버스) 에 따라야 한다;핵심 신호 경로설정은 가능한 한 내부로 깊이 들어가야 합니다.또한 필터링을 위해 작은 콘덴서를 병렬로 연결해야 합니다.신호층은 접지평면에서 분리된 두 층만 병렬로 라우팅할 수 있습니다.신호선은 가능한 한 짧아야 한다;인쇄판의 고주파 연결 부품은 가능한 한 흔적선에 접근하여 고주파 신호의 분포 파라미터와 전자기 간섭을 줄여야 한다.이를 통해 민감한 신호원의 교란 방지 능력을 향상시킨다. 3) 회로기판 가장자리의 결합 회로를 줄인다. 인쇄회로기판의 가장자리 처리가 합리적인지에 따라 신호의 외부 교란을 더욱 효과적으로 억제할 수 있는지가 결정된다.고속 디지털 회로가 회로 기판의 가장자리를 통해 외부와 방해되는 것을 방지하기 위해서는 배선 위치를 엄격히 통제하고 인쇄 회로 기판의 내부에 가능한 한 접근해야 한다.고주파 등 강한 간섭이 있는 신호선은 상응하는 접지 결합 회로가 부족하여 신호의 외부 간섭이 누출되는 것을 방지하기 위해 판의 가장자리까지 가지 말아야 한다. 2.2 간섭원 억제 간섭원은 간섭원 du/dt와 di/dt의 영향을 최대한 줄이기 위한 것이다.간섭원을 낮추는 du/dt는 주로 간섭원 양쪽에 콘덴서를 병렬하고 디커플링과 필터링을 증가시켜 실현된다.간섭원을 낮추는 di/dt는 주로 다음과 같은 방식으로 실현된다