PCB 기술 - 단편기 시스템의 전자기 호환성 설계

본고에서 언급한 단편기 시스템의 전자기 호환성 디자인은 주로 하드웨어와 소프트웨어 두 가지 측면에서 설계한다.둘째, 단일 컴퓨터의 PCB 보드 설계에서 소프트웨어 처리에 이르기까지 전자기 호환성 (EMC) 의 설계를 소개합니다.손잡이

전자기 호환성에 영향을 주는 요소

(1) PCB 보드 설계: 올바른 PCB 보드 배선은 전자기 간섭(EMI)을 방지하는 데 필수적입니다.

(2) 전압: 전원 전압이 높을수록, 전압 폭이 크고, 발사가 많을수록, 전원 전압이 낮을수록 감도에 영향을 준다.

(3) 전원 분리: 장치가 켜지고 꺼지면 전원 라인에 순간적 전류가 발생하며 이러한 순간적 전류는 감쇠와 필터를 거쳐야 합니다.고di/dt 소스에서 오는 순간적 전류는 접지와 흔적선의 전압을"발사"한다.고di/dt는 광범위한 고주파 전류를 발생시켜 부품과 케이블을 방사한다.흐르는 도선의 전류 변화와 전감은 전압을 떨어뜨릴 수 있으며, 시간에 따른 전감이나 전류의 변화를 줄여 최소화할 수 있다.

(4) 접지: 모든 전자기 호환성 (EMC) 문제에서 주요 문제는 접지가 부적절하여 발생한다.신호 접지 방식은 단일 접지, 다중 접지, 혼합 접지 세 가지가 있다.주파수가 1MHz 미만이면 단일 접지 방식이 가능하지만 고주파에는 적용되지 않습니다.고주파 응용에서는 다중 접지를 사용하는 것이 가장 좋다.혼합 접지는 저주파 단일 접지, 고주파 다중 접지이다.지선 배치가 관건이며, 고주파 디지털 회로와 저전평 아날로그 회로의 접지 회로는 혼용해서는 안 된다.

(5) 주파수: 고주파는 더 많은 발사를 발생시키고 주기성 신호는 더 많은 발사를 발생시킨다.고주파 단편기 시스템에서 설비를 전환할 때 전류의 최고봉 신호가 발생한다;아날로그 시스템에서 전류 피크 신호는 부하 전류가 변할 때 발생한다.

작업 방해에 대한 하드웨어 처리 방법

(1) 단편기 재설정 회로의 설계

단편기 시스템에서 문지기 시스템은 전체 단편기의 운행에 특히 중요한 역할을 한다.모든 간섭 소스를 분리하거나 제거할 수 없기 때문에 CPU 간섭 프로그램이 정상적으로 작동하면 재설정 시스템이 소프트웨어 처리와 결합됩니다. 이러한 조치는 오류 수정을 방지하는 효과적인 방어 조치가 되었습니다.다음과 같은 두 가지 일반적인 재설정 시스템이 있습니다.

1) 외부 재설정 시스템.

외부의"문지기"전로는 스스로 설계할수도 있고 전문적인"문지기"칩으로 구축할수도 있다.그러나 각각의 장점과 단점이 있습니다.대부분의 전용"문지기 칩은 저주파의"개 먹이"신호에 응답할 수 없고, 고주파의"개 먹이"신호는 응답할 수 있기 때문에 저주파의"개 먹이"신호에서 생성될 수 있다.리셋 동작은 고주파'개 먹이'신호에서 리셋 동작이 일어나지 않는다.이렇게 프로그램 시스템이 무한 순환에 갇혀 있고 순환에 마침'개 먹이'신호가 있다면 리셋 회로는 그것을 실현할 수 없다. 그것이 가져야 할 기능이다.그러나, 우리는"개 먹이"전로와 기타 재설정 회로가 있는 시스템을 설계하여 매우 효과적인 외부 모니터링 시스템을 형성할 수 있다.

2) 칩 재설정 시스템.

현재 점점 더 많은 단편기가 모두 자신의 슬라이스 리셋 시스템을 가지고 있기 때문에 사용자는 그들의 내부 리셋 타이머를 쉽게 사용할 수 있다.그러나 일부 모델의 단편기는 리셋 명령이 너무 간단하다.상술한 무한순환과 류사한"개먹이"지령이 있어 감시통제기능을 잃게 되였다.일부 마이크로컨트롤러는 더 좋은 슬라이스 리셋 명령을 가지고 있다.일반적으로 그들은 "개 먹이"신호를 고정 형식으로 여러 명령으로 변환하고 순서대로 수행합니다.오류가 발생하면 "개 먹이" 작업이 올바르지 않습니다.재설정 회로의 신뢰성을 향상시켰다.

(2) 단편기 시스템 입출력의 전자기 호환성 설계

단일 컴퓨터 시스템에서는 입력 / 출력도 간섭 소스의 컨덕터이며 무선 주파수 간섭 신호를 수신하는 선택 소스입니다.EMC(전자기 호환성)를 설계할 때 다음과 같은 효과적인 조치를 취해야 합니다.

1) 필요한 공통 모드/차동 모드를 사용하여 회로를 억제하고 간섭의 유입을 줄이기 위해 일정한 필터와 전자기 차단 조치를 취한다.

2) 조건이 허락하는 한 가능한 한 광전 격리 또는 자기전 격리 등 각종 격리 조치를 취하여 방해의 전파를 차단한다.

(3) PCB 보드의 전자기 호환성 설계

PCB 보드는 회로 부품과 부품 간의 전기 연결을 제공하는 단일 기계 시스템의 회로 부품 및 부품을 지원합니다.전자 기술이 빠르게 발전함에 따라 PCB 보드의 밀도는 점점 높아지고 있습니다.PCB 보드의 설계 품질은 단일 컴퓨터 시스템의 전자기 호환성에 큰 영향을 미칩니다.설사 회로원리도를 정확하게 설계하고 인쇄회로판을 잘못 설계한다 하더라도 단편기시스템의 신뢰성에 불리한 영향을 미치게 된다는것을 실증하였다.인쇄회로기판의 두 가느다란 평행선이 가까이 있으면 신호의 파형이 지연되고 전송선의 끝에 반사 소음이 발생한다.그러므로 인쇄회로기판을 설계할 때 정확한 방법을 채용하여 PCB판설계의 일반원칙을 준수하고 교란방지설계요구를 만족시켜야 한다.최적의 전자 회로 성능을 얻기 위해서는 컴포넌트의 레이아웃과 컨덕터의 레이아웃이 중요합니다.

(4) 천둥 방지 조치

실외에서 사용하는 단편기 시스템이나 실외에서 실내 전원 코드와 신호선을 도입할 때는 반드시 시스템의 천둥 방지를 고려해야 한다.흔히 쓰이는 방뢰장치로는 가스방전관, TVS 등이 있다. 가스방전관은 전원 전압이 일정치보다 크면 보통 수십 볼트 또는 수백 볼트로 가스가 뚫려 방전되며 전원 라인의 강한 충격 펄스가 대지로 유입되는 것을 말한다.TVS는 양쪽 끝의 전압이 어떤 값보다 높을 때 연결되는 두 개의 제너 다이오드로 볼 수 있다.수백 또는 수천 개의 A 전류를 순식간에 통과할 수 있는 것이 특징이다.

(5) 발진기

대부분의 마이크로컨트롤러는 외부 결정이나 세라믹 공진기에 결합된 발진기 회로를 가지고 있다.PCB 보드에서는 콘덴서, 트랜지스터 또는 세라믹 공진기의 지시선이 가능한 한 짧아야 합니다.RC 발진기는 간섭 신호에 잠재적으로 민감하며 매우 짧은 클럭 주기를 생성 할 수 있으므로 결정 또는 세라믹 공진기를 선택하는 것이 좋습니다.이밖에 석영결정의 외각은 접지해야 한다.

조치를 방해하는 소프트웨어 처리 방법

전자기 간섭 소스에서 발생하는 간섭 신호는 일부 열악한 전자기 환경에서와 같은 특정 상황에서 완전히 제거되지 않으며, 결국 CPU의 핵심 유닛으로 들어가 처리되어 일부 대형 회로에 통합됩니다. 회로는 자주 간섭되어 제대로 작동하지 않거나 오류 상태가 됩니다.특히 RAM처럼 이중 안정 스토리지를 사용하여 저장하는 장치는 강한 간섭으로 뒤집히는 경우가 많아 원래 저장되었던'0'이'1'또는'1'에서'0'으로 변한다.일부 직렬 전송 시퀀스와 데이터는 간섭으로 인해 변경됩니다.더 심각한 것은 일부 중요한 데이터 매개 변수 등을 파괴할 수 있습니다.;이로 인한 결과는 왕왕 매우 심각하다.이러한 상황에서 소프트웨어 설계의 질은 전체 시스템의 방해 방지 능력에 직접적인 영향을 미친다.

(1) RAM 및 FLASH(ROM) 테스트

프로그램을 컴파일할 때 RAM 및 FLASH (ROM) 데이터 코드를 테스트하고 오류가 있는지 확인하기 위해 테스트 프로그램을 작성하는 것이 좋습니다.일단 발생하면 반드시 즉시 바로잡아야 한다.수정할 수 없는 경우 사용자가 처리할 수 있도록 오류 지침을 적시에 제공해야 합니다.우리가 프로그램을 컴파일할 때, 프로그램의 중복성을 추가하는 것은 반드시 없어서는 안 된다.어느 곳에 세 개 이상의 NOP 명령을 추가하는 것은 프로그램 재구성에 매우 효과적인 예방 작용을 한다.또한 프로그램의 실행 상태에 플래그 데이터와 테스트 상태를 도입하여 오류를 적시에 발견하고 수정할 필요가 있다.

(2) 중요 매개 변수를 저장하는 조치

정상적인 상황에서 우리는 오류 탐지와 수정을 사용하여 이런 상황을 효과적으로 줄이거나 피할 수 있다.오류 수정 원리에 따르면 그 주요 사상은 데이터를 쓸 때 쓴 데이터에 따라 일정한 수량의 검사 코드를 생성하고 해당하는 데이터와 함께 저장하는 것이다.읽을 때 코드를 검사하는 것도 동시에 검사합니다. 코드를 읽고 판단합니다.오류가 발생하면 자동으로 수정되고 올바른 데이터가 전송되며 수정된 데이터는 원래 오류 데이터를 덮어쓰는 동시에 다시 작성됩니다.두 개의 오류가 발생하면 중단 보고서가 생성되고 CPU에 예외 처리를 알립니다.이 모든 동작은 소프트웨어 설계를 통해 자동으로 이루어지며 실시간성과 자동 완성성의 특징을 가지고 있다.이러한 설계를 통해 시스템의 방해 방지 능력을 크게 향상시켜 시스템의 신뢰성을 높일 수 있다.

오류 감지 및 수정의 원칙:

우선 오류 탐지와 정정의 기본 원리를 살펴보자.오류 제어의 기본 사상은 일정한 규칙에 따라 서로 다른 방식으로 중복 코드를 정보 코드 그룹에 추가하여 정보를 읽을 때 중복 감시 코드나 교정 코드를 사용하여 오류를 발견하거나 자동으로 바로잡는 것이다.오류 발생의 특성, 즉 오류 발생의 임의성과 임의성을 감안할 때, 그것은 거의 항상 바이트의 한 사람에게 무작위로 영향을 미친다.따라서 설계에서 비트 오류를 자동으로 수정하고 인코딩 방법에 두 가지 오류가 있는지 확인할 수 있습니다.시스템의 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

(3) 전자기 간섭 프로그램 때문에 대략 다음과 같은 몇 가지 상황이 있다.

1) 프로그램 실행에 실패했습니다.

이러한 상황은 가장 일반적인 간섭 결과입니다.일반적으로 좋은 재설정 시스템이나 소프트웨어 프레임워크 테스트 시스템으로 충분하며 전체 운영 체제에 큰 영향을 미치지 않습니다.

2) 무한 루프 또는 프로그램 코드 작동 예외.

물론 이러한 무한 순환과 비정상 프로그램 코드는 디자이너가 의도적으로 작성한 것이 아니다.우리는 프로그램 명령이 바이트로 구성되어 있다는 것을 알고 있다. 어떤 것은 싱글바이트 명령이고, 어떤 것은 멀티바이트 명령이다.방해가 발생하면 PC 포인터가 나타납니다.변경, 원래의 프로그램 코드를 재구성하여 예측할 수 없는 실행 가능한 프로그램 코드를 생성한다면, 이러한 오류는 치명적이며, 중요한 데이터 매개 변수를 수정할 수 있고, 예측할 수 없는 제어 등 일련의 오류 상태 출력을 생성할 수 있다.

이상은 하드웨어와 소프트웨어 두 가지 측면에서 단일 시스템 전자기 호환성(EMC)을 설계하고 처리한 것입니다.