PCB 기술 - 인쇄회로기판의 임피던스 효과

a. 다음 시스템은 전자기 간섭에 특히 주의해야 합니다.

1-1. 마이크로컨트롤러의 시계 주파수가 매우 높고 버스 주기가 매우 빠르다.

1-2. 이 시스템은 불꽃 발생 계전기, 대전류 스위치 등 고출력 대전류 구동 회로를 포함한다.

1-3. 시스템은 약한 아날로그 신호 회로와 고정밀 A/D 변환 회로를 포함한다.

b. 시스템의 전자기 간섭에 대한 저항력을 향상시키기 위해 다음과 같은 조치를 취해야 한다.

1. 저주파 마이크로컨트롤러 선택:

외부 클럭 주파수가 낮은 마이크로컨트롤러를 선택하면 소음을 효과적으로 줄이고 시스템의 방해 방지 능력을 향상시킬 수 있다.같은 주파수의 방파와 정현파에 대해 방파의 고주파 분량은 정현파보다 훨씬 많다.비록 방파의 고주파 분량의 폭은 기파보다 작지만, 주파수가 높을수록 소음원으로 발사되기 쉽다.마이크로컨트롤러가 가장 큰 영향을 미치는 고주파 소음은 시계 주파수의 약 3배이다.

2. 신호 전송 중 왜곡 감소

마이크로컨트롤러는 주로 고속 CMOS 기술로 제조된다.신호 입력단의 정적 입력 전류는 약 1mA, 입력 용량은 약 10PF로 입력 임피던스가 상당히 높다.고속 CMOS 회로의 출력단에는 상당한 부하 용량, 즉 상당한 출력 값이 있습니다.만약 한 문의 출력단이 하나의 긴 선로를 통해 입력저항이 상대적으로 높은 입력단으로 인도된다면 반사문제가 매우 엄중하여 신호가 왜곡되고 시스템소음이 증가될것이다.TPD>TR이면 전송선 문제가 됩니다.신호 반사 및 임피던스 일치와 같은 문제를 고려해야 합니다.

인쇄회로기판의 신호 지연 시간은 도선의 특성 임피던스와 관련이 있다. 즉, 인쇄회로기판 재료의 개전 상수와 관련이 있다.대략적으로 신호가 인쇄판 지시선에서 전송되는 속도는 대략 광속의 1/3에서 1/2이라고 볼 수 있다.마이크로컨트롤러로 구성된 시스템에서 흔히 볼 수 있는 논리 전화 소자의 tr(표준 지연 시간)는 3에서 18ns 사이이다.

인쇄회로기판에서 신호는 7W의 저항기와 25센치메터 길이의 지시선을 통과하는데 온라인지연시간은 약 4~20ns이다.즉, 인쇄 회로의 신호 지시선은 짧을수록 좋으며 최대 25cm를 초과해서는 안됩니다.또한 구멍의 수는 가능한 한 적어야 하며 선택지는 2개를 초과하지 않아야 합니다.[url href=www.51dz.COM/d.asp?I=topmanahi]>>> 더

신호의 상승 시간이 신호 지연 시간보다 빠를 때는 빠른 전자 부품에 따라 처리해야 한다.이때 전송선의 임피던스 일치를 고려해야 합니다.인쇄 회로 기판의 통합 블록 간 신호 전송의 경우 td>TRD를 피해야 합니다.인쇄회로기판이 클수록 시스템이 빨라져서 너무 빨라서는 안 된다.

인쇄회로기판 설계의 규칙을 총결하여 다음과 같은 결론을 내렸다.

신호가 인쇄판에서 전송될 때 해당 지연 시간은 사용 중인 장치의 공칭 지연 시간보다 클 수 없습니다.

3. 신호선 간 교차 간섭 감소:

점A에서 상승시간 tr를 가진 계단신호는 지시선 ab를 통해 단B로 전송된다. 신호가 ab선에서 지연되는 시간은 TD이다. 점D에서는 신호가 점A에서 정방향으로 전송되고 점B에 도달한 후의 신호반사와 ab선의 지연으로 TD시간 이후 폭이 tr인 페이지 펄스 신호를 감지한다.포인트 C에서는 AB에서 신호가 전송되고 반사되기 때문에 AB 온라인 신호 지연 시간의 두 배에 달하는 양의 펄스 신호, 즉 2TD를 감지합니다.이것은 신호 사이의 교차 간섭이다.간섭 신호의 강도는 C 점 신호의 di/at와 선 사이의 거리와 관련이 있습니다.두 신호선이 그리 길지 않을 때, AB에서 볼 수 있는 것은 실제로 두 펄스의 중첩이다.

CMOS 프로세스를 사용하여 제작된 마이크로컨트롤러는 높은 입력 임피던스, 높은 노이즈 및 높은 노이즈 허용량을 제공합니다.디지털 회로에 100~200mV의 소음이 중첩되어 그 작업에 영향을 주지 않는다.첫 번째 모의고사가 AB 신호라면 간섭은 용납할 수 없게 된다.만약 인쇄회로기판이 4층판이고 그중 1층이 대면적의 접지 또는 이중판넬이고 신호선의 뒤면이 대면적의 접지라면 신호간의 교차교란은 작아진다.그 원인은 신호선의 특성 저항이 대면적의 감소로 신호가 d단에서의 반사가 크게 낮아졌기 때문이다.특성 임피던스는 신호선에서 땅에 이르는 매체의 매전 상수의 제곱과 반비례하며 매체 두께의 자연 대수와 정비례한다.첫 번째 모의고사가 AB라면 CD의 AB 간섭을 피할 수 있다.AB선 아래에는 넓은 구역이 있다.AB선에서 CD선까지의 거리는 AB선에서 지까지의 거리보다 크다.부분 차폐 접지를 사용할 수 있으며 접지선은 지시선 연결 측면의 지시선 좌우 양쪽에 배치할 수 있습니다.

4. 전원 소음 감소

전원 공급 장치가 시스템에 에너지를 공급하면 전원 공급 장치에 소음을 증가시킵니다.회로에서 마이크로컨트롤러의 재설정, 중단선 및 기타 제어선은 외부 소음에 가장 취약합니다.전력망의 강한 간섭은 전원을 통해 회로로 들어간다.배터리가 공급되는 시스템에서도 배터리 자체에서 고주파 소음이 발생합니다.아날로그 회로의 아날로그 신호는 전원 공급 장치의 간섭을 견딜 수 없습니다.

5. 인쇄 선로판과 부속품의 고주파 특성에 주의한다

고주파에서 인쇄회로기판의 도선, 과공, 저항, 용량, 연결기의 분포, 감각과 용량은 모두 홀시할수 없다.용량과 전감의 분포용량은 무시할 수 없는 것이다.저항은 고주파 신호를 반영하고 도선의 분포 용량은 역할을 발휘할 것이다.길이가 노이즈 주파수 대응 파장의 1/20보다 크면 안테나 효과가 발생하며 노이즈는 컨덕터를 통해 외부로 전파됩니다.

인쇄회로기판의 구멍이 뚫려 약 0.6pf의 용량이 생겼다.

집적회로의 패키징 재료 자체는 2~6pf의 용량을 도입했다.

회로 기판의 커넥터는 520nh의 분산 감지를 가지고 있습니다.2열 직삽 24핀 IC칩 받침대는 4~18nh의 분산 감지를 도입했다.

이러한 작은 분포 매개변수는 저주파 마이크로컨트롤러 시스템에서는 무시할 수 있습니다.고속 시스템에 각별히 주의해야 한다.

6. 부재의 배치를 합리적으로 구분한다

인쇄회로기판에 부속품을 배치할 때는 전자기 방해에 대한 저항을 충분히 고려해야 한다.이러한 원칙 중 하나는 부품 간의 컨덕터가 가능한 한 짧아야 한다는 것입니다.레이아웃에서 아날로그 신호 부분, 고속 디지털 회로 부분과 소음원 부분 (예: 계전기, 대전류 스위치 등) 은 합리적으로 분리하여 그들 사이의 신호 결합을 최소화해야 한다.

7. 접지선 처리

인쇄회로기판에서는 전원 코드와 지선이 가장 중요하다.전자기 간섭을 극복하는 가장 중요한 수단은 접지이다.

이중 패널의 경우 특히 지선의 레이아웃이 특수합니다.전원 공급 장치의 양 끝에서 인쇄 회로 기판에 전원 공급 장치와 접지를 연결하는 단일 접지 방식으로, 하나의 접점은 전원 공급 장치에 사용되고 하나의 접촉은 접지에 사용됩니다.인쇄회로기판에는 회류접지선이 여러개 있어야 하는데 이런 회류접지선은 회류전원의 접점에 모이는데 이것이 이른바 단점접지이다.이른바 아날로그 접지, 디지털 접지, 고출력 설비의 개로는 배선이 분리되어 최종적으로 이 접지로 모이는 것을 의미한다.차폐 케이블은 일반적으로 인쇄 회로 기판 외부의 신호를 연결하는 데 사용됩니다.고주파와 디지털 신호의 경우 차폐 케이블의 양쪽 끝을 모두 접지한다.저주파 아날로그 신호 차단 케이블의 한쪽 끝 접지.

소음과 간섭에 민감한 회로나 고주파 소음이 특히 심한 회로는 금속 덮개를 사용하여 차단해야 한다.

8. 디커플링 콘덴서를 사용한다.

좋은 고주파 디커플링 콘덴서는 최대 1GHz의 고주파 분량을 제거할 수 있다.세라믹 조각 콘덴서나 다층 세라믹 콘덴서 기구는 고주파 특성이 좋다.인쇄 회로 기판을 설계할 때는 각 집적 회로의 전원과 접지 사이에 디커플링 콘덴서를 추가해야 합니다.디커플링 콘덴서에는 두 가지 기능이 있다: 한편으로 집적회로의 에너지 저장 콘덴서는 집적회로 문을 열고 닫는 순간 충전과 방전 에너지를 제공하고 흡수한다;다른 한편으로 부품의 고주파소음은 옆길로 되였다.디지털 회로의 전형적인 0.1uF 디커플링 커패시터는 5NH의 분산 감지를 가지고 있으며, 병렬 공명 주파수는 약 7MHz이다. 즉 10MHz 이하의 소음에 대한 디커플링 효과가 뛰어나고 40MHz 이상의 소음에 대한 영향은 매우 적다.

1uF, 10uF 콘덴서, 병렬 공명 주파수 20MHz 이상으로 고주파 소음 제거 효과가 더 좋다.전원이 인쇄회로기판에 들어가는 곳에서는 1uF 또는 10uF가 있는 고주파 콘덴서가 일반적으로 유리하다.배터리가 공급되는 시스템이라도 이런 콘덴서가 필요하다.

집적회로는 10개 안팎마다 충전·방전 콘덴서나 저장·방전 용기를 추가해야 한다.용량은 10uF가 될 수 있습니다.가장 좋은 것은 전해축전기를 사용하지 않는 것이다.전해 콘덴서는 두 겹의 PU 필름으로 말아 올린다.이런 말아 올리는 구조는 고주파 아래의 전기 감각으로 나타난다.담즙 콘덴서나 폴리카보네이트 양조 콘덴서를 사용하는 것이 좋다.

디커플링 커패시터 값은 엄격하게 선택되지 않았으며 C = 1/F로 계산 될 수 있습니다.즉, 10MHz에서 0.1uF를 취하면 마이크로컨트롤러로 구성된 시스템의 경우 0.1~0.01uF를 취할 수 있다.

셋째, 소음과 전자기 간섭을 줄이는 데 약간의 경험이 있다.

만약 네가 저속 칩을 사용할 수 있다면, 너는 고속 칩이 필요 없다.고속 칩은 중요한 위치에 사용됩니다.

일련의 저항기를 사용하여 제어 회로의 위쪽 가장자리와 아래쪽 가장자리의 점프 속도를 낮출 수 있습니다.

계전기 등에 어떤 형태의 댐핑을 제공하려고 시도하다.

시스템 요구 사항에 맞는 최소 주파수 클럭을 사용합니다.

클럭 구성기는 클럭을 사용하는 장치에 최대한 가깝습니다.석영 결정 발진기의 외피 접지.

용지 코일이 시계 영역을 벗어나면 시계선은 가능한 한 짧아야 한다.

I/O 구동 회로는 가능한 한 빨리 인쇄판을 떠날 수 있도록 인쇄판에 접근해야 합니다.인쇄판에 들어가는 신호는 필터링해야 하고, 고소음 영역에서 오는 신호도 필터링해야 한다.이와 동시에 직렬단저항의 방법을 채용하여 신호반사를 줄여야 한다.

MCD의 쓸모없는 단자는 높은 레벨, 또는 접지, 또는 출력 단자로 정의되어야 합니다.전원 접지에 연결된 집적 회로의 모든 단자는 연결되어야 하며 공중에 띄워져서는 안 됩니다.

사용하지 않은 문 회로의 입력단은 공중에 띄워서는 안 되며, 사용하지 않은 연산 증폭기의 양입력단은 접지해야 하고, 음입력단은 출력단에 연결되어야 한다.(10) 인쇄판은 가능한 한 90개의 점선이 아닌 45개의 점선을 사용하여 고주파 신호의 외부 전송과 결합을 줄여야 한다.

인쇄회로기판은 주파수와 전류 스위치 특성에 따라 구분되며, 소음 성분과 비소음 성분은 더 멀리 떨어져 있어야 한다.

단일 패널 및 이중 패널은 단일 접지 전원 공급 장치와 단일 접지 지점을 사용해야 합니다.전원 코드와 접지선은 가능한 두꺼워야 합니다.만약 가격이 합리적이라면 다층판을 사용하여 전원과 접지의 용량감전을 낮추어야 한다.

시계, 버스 및 칩 선택 신호는 I/O 및 커넥터에서 멀리 떨어져 있어야 합니다.

아날로그 전압 입력선과 참조 전압 단자는 디지털 회로 신호선, 특히 시계에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다.

a/D 장치의 경우 디지털 부분과 아날로그 부분은 교차하는 것이 아니라 통일되어야 한다.

I/O 케이블에 수직인 클럭 선은 평행 I/O 선보다 간섭이 적고 클럭 컴포넌트 핀이 I/O 케이블에서 멀리 떨어져 있습니다.

부속품 핀은 가능한 한 짧아야 하고, 디커플링 콘덴서 핀은 가능한 한 짧아야 한다.

키 선은 가능한 한 굵게 하고 양쪽에 보호 영역을 추가해야 합니다.고속 노선은 짧고 곧아야 한다.

소음에 민감한 선로는 큰 전류와 고속 스위치 선로와 병렬해서는 안 된다.

쿼츠 결정 및 노이즈 민감 장치에 케이블을 연결하지 마십시오.

약한 신호 회로와 저주파 회로 주위에 전류 회로를 형성하지 마라.

어떤 신호에도 루프를 형성하지 마십시오.이것이 불가피한 경우 루프 영역을 가능한 한 작게 유지합니다.

각 IC마다 디커플링 커패시터가 하나씩 있습니다.각 전해 콘덴서는 소형 고주파 바이패스 콘덴서를 추가해야 한다.

회로 충전 및 방전 에너지 저장 콘덴서는 전해 콘덴서 대신 대용량 탄탈럼 콘덴서나 폴리 콜드 콘덴서를 사용합니다.튜브 콘덴서를 사용할 때는 케이스가 접지되어야 한다.