Rancangan Elektronik - EMI, EMC, SI, PI dan faktor lain dalam rekaan PCB

Perlu memperhatikan EMI, EMC, SI, PI dan faktor lain dalam rancangan PCB. Rancangan papan sirkuit PCB sepatutnya mempertimbangkan dan memenuhi keperluan anti-gangguan. Terdapat tiga unsur asas gangguan:

(1) Sumber gangguan merujuk kepada komponen, peralatan atau isyarat yang menghasilkan gangguan. Ia diterangkan dalam bahasa matematik sebagai berikut: du/dt, tempat di mana di/dt besar adalah sumber gangguan. Contohnya, kilat, relei, tiristor, motor, jam frekuensi tinggi, dll. semua mungkin menjadi sumber gangguan.

(2) Laluan propagasi merujuk kepada laluan atau medium melalui mana gangguan menyebar dari sumber gangguan ke peranti sensitif. Laluan penyebaran gangguan biasa adalah kondukti melalui wayar dan radiasi dari ruang angkasa.

(3) Peranti sensitif merujuk kepada objek yang mudah diganggu. Seperti: A/D, D/A penukar, mikrokomputer cip tunggal, IC digital, penyembah isyarat lemah, dll.

Prinsip asas desain anti-gangguan adalah: menekan sumber gangguan, memotong laluan penyebaran gangguan, dan meningkatkan prestasi anti-gangguan peranti sensitif. (Sama seperti pencegahan penyakit jangkitan)

1 Menegak sumber gangguan untuk menekan sumber gangguan adalah untuk mengurangi du/dt, di/dt sumber gangguan sebanyak mungkin. Ini adalah prinsip yang paling prioritasi dan paling penting dalam rancangan anti-jamming, dan ia sering mempunyai kesan untuk mendapatkan dua kali hasil dengan separuh usaha. Kekurangan du/dt sumber gangguan terutamanya dicapai dengan menyambung kondensator secara parallel pada kedua-dua hujung sumber gangguan. Kekurangan di/dt sumber gangguan dicapai dengan menyambungkan induktansi atau perlawanan dalam siri dengan gelung sumber gangguan dan menambah dioda roda bebas. Tindakan umum untuk menekan sumber gangguan adalah sebagai berikut:

(1) Kol relai menambah dioda roda bebas untuk menghapuskan gangguan kekuatan elektromotif belakang yang dijana apabila kolnya terputus. Hanya menambah dioda roda bebas akan menunda masa off relay. Selepas menambah dioda Zener, reli boleh beroperasi lebih kali per unit masa.

(2) Sambungkan sirkuit penghalang sinar secara paralel pada kedua-dua hujung kontak relai (biasanya sirkuit RC, lawan biasanya dipilih dari beberapa K hingga puluh K, dan kapasitasi adalah 0.01uF) untuk mengurangkan kesan sinar elektrik.

(3) Tambah sirkuit penapis ke motor, dan perhatikan bahawa kondensator dan pemimpin induktan sepatutnya pendek yang mungkin.

(4) Setiap IC pada papan sirkuit patut disambungkan dengan kondensator frekuensi tinggi 0.01μF ～0.1μF secara selari untuk mengurangkan kesan IC pada bekalan kuasa. Perhatikan bahawa kabel kondensator frekuensi tinggi sepatutnya dekat dengan terminal bekalan kuasa dan secepat mungkin. Jika tidak, perlawanan seri bersamaan kapasitor akan meningkat dan kesan penapisan akan terpengaruh.

(5) Lupakan garis lipatan 90 darjah apabila kabel untuk mengurangi emisi bunyi frekuensi tinggi.

(6) Kedua-dua hujung tiristor disambung secara paralel dengan sirkuit penghalang RC untuk mengurangi bunyi yang dijana oleh tiristor (bunyi ini boleh merusak tiristor). Menurut laluan penyebaran gangguan, ia boleh dibahagi menjadi dua jenis: gangguan dilakukan dan gangguan radiasi. Yang disebut gangguan dilakukan merujuk gangguan yang menyebar ke peranti sensitif melalui wayar. Band frekuensi bunyi gangguan frekuensi tinggi dan isyarat berguna berbeza. Anda boleh memotong penyebaran bunyi gangguan frekuensi tinggi dengan menambah penapis pada wayar, dan kadang-kadang and a boleh menambah optokoupler izolasi untuk menyelesaikannya. Bunyi kuasa adalah yang paling berbahaya, jadi perhatikan istimewa kepada pengendalian. Yang disebut gangguan radiasi merujuk gangguan yang menyebar ke peranti sensitif melalui radiasi angkasa. Solusi umum adalah untuk meningkatkan jarak antara sumber gangguan dan peranti sensitif, mengisolasinya dengan wayar tanah dan menambah perisai pada peranti sensitif.

2 tindakan umum untuk memotong laluan penyebaran gangguan adalah sebagai berikut:

(1) Pertimbangkan secara penuh kesan bekalan kuasa pada mikrokawal. Jika bekalan kuasa dilakukan dengan baik, anti-gangguan seluruh sirkuit akan diselesaikan lebih dari separuh. Banyak komputer cip tunggal sangat sensitif kepada bunyi bekalan kuasa, jadi perlu menambah sirkuit penapis atau pengatur tenaga ke bekalan kuasa mikrokomputer cip tunggal untuk mengurangkan gangguan bunyi bekalan kuasa ke mikrokomputer cip tunggal. Contohnya, kacang magnetik dan kondensator boleh digunakan untuk membentuk sirkuit penapis berbentuk Ï. Tentu saja, resistor 100Ω boleh digunakan selain dari kacang magnetik apabila keadaan tidak tinggi.

(2) Jika port I/O mikrokomputer cip tunggal digunakan untuk mengawal peranti bunyi seperti motor, pengasingan patut ditambah antara port I/O dan sumber bunyi (tambah sirkuit penapis berbentuk Ï-shaped). Untuk mengawal peranti bunyi seperti motor, pengasingan patut ditambah antara port I/O dan sumber bunyi (tambah sirkuit penapis berbentuk Ï-shaped).

(3) Perhatikan kawat oscillator kristal. Oscilator kristal adalah sebanyak mungkin dekat dengan pins pengawal mikro, kawasan jam diasingkan dengan wayar tanah, dan shell oscillator kristal didarat dan ditetapkan. Ukuran ini boleh menyelesaikan banyak masalah yang sukar.

(4) Pembahagian yang masuk akal papan sirkuit, seperti isyarat kuat dan lemah, isyarat digital dan analog. Jauhkan sumber gangguan (seperti motor, reli) dari komponen sensitif (seperti mikrokawal) sebanyak mungkin.

(5) Mengpisahkan kawasan digital dari kawasan analog dengan wayar tanah, memisahkan tanah digital dari tanah analog, dan akhirnya menyambungkannya dengan tanah kuasa pada satu titik. Kawalan cip A/D dan D/A juga berdasarkan prinsip ini, dan penghasil telah mempertimbangkan keperluan ini apabila menyerahkan pengaturan pin cip A/D dan D/A.

(6) Kawalan tanah mikrokomputer cip tunggal dan peranti kuasa tinggi patut didirikan secara terpisah untuk mengurangi gangguan antara satu sama lain. Letakkan peranti kuasa tinggi pada pinggir papan sirkuit sebanyak mungkin.

(7) Penggunaan komponen anti-gangguan seperti kacang magnetik, cincin magnetik, penapis kuasa, dan perisai di tempat kunci seperti port I/O MCU, tali kuasa, dan garis sambungan papan sirkuit boleh meningkatkan prestasi anti-gangguan sirkuit secara signifikan.

3 Menembak prestasi anti-gangguan peranti sensitif Menembak prestasi anti-gangguan peranti sensitif merujuk kepada kaedah untuk mengurangi penangkapan bunyi gangguan dari sisi peranti sensitif dan pulih dari keadaan yang tidak normal secepat mungkin. Tindakan umum untuk meningkatkan prestasi anti-gangguan peranti sensitif adalah sebagai berikut:

(1) Minimumkan kawasan loop apabila kabel untuk mengurangi bunyi yang disebabkan.

(2) Bila kawat, kawat kuasa dan kawat tanah sepatutnya sebisak mungkin. Selain mengurangi turun tekanan, lebih penting untuk mengurangi bunyi sambungan.

(3) Untuk port I/O tidak bergerak mikrokomputer cip tunggal, tidak mengapung, tetapi seharusnya didarat atau disambung dengan bekalan kuasa. Terminal tidak bergerak ICs lain terkawal atau disambung ke kuasa tanpa mengubah logik sistem.

(4) Penggunaan pengawasan bekalan kuasa dan sirkuit anjing pengawasan untuk mikrokomputer cip tunggal, seperti IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045, dll., boleh meningkatkan prestasi anti-gangguan seluruh sirkuit.

(5) Dalam perkiraan bahawa kelajuan boleh memenuhi keperluan, cuba untuk mengurangi oscilator kristal mikrokomputer cip tunggal dan pilih sirkuit digital kelajuan rendah.

(6) Peranti IC patut ditetapkan secara langsung pada papan sirkuit sebanyak mungkin, dan soket IC patut digunakan kurang.

Perisian PCB:

1. Biasanya untuk membersihkan semua ruang kod yang tidak digunakan ke "0", kerana ini sama dengan NOP, yang boleh dikembalikan apabila program melarikan diri;

2. Tambah beberapa NOP sebelum arahan lompat, tujuan sama dengan 1. 3. Apabila tiada WatchDog perkakasan, perisian boleh digunakan untuk simulasi WatchDog untuk mengawasi operasi program;

4. Apabila berurusan dengan pelarasan atau tetapan parameter peranti luaran, untuk menghalang peranti luaran daripada membuat ralat disebabkan gangguan, parameter boleh dihantar semula secara biasa, sehingga peranti luaran boleh dipulihkan ke posisi yang betul secepat mungkin;

5. Anti-gangguan dalam komunikasi, digit pemeriksaan data boleh ditambah, dan 3 daripada 2 atau 5 daripada 3 strategi boleh diadopsi; 6. Apabila terdapat garis komunikasi, seperti I^2C, sistem tiga wayar, dll., dalam praktek, kami mendapati bahawa garis Data, garis CLK, garis INH ditetapkan kepada tinggi biasanya, kesan anti-gangguannya lebih baik daripada menetapkannya kepada rendah.

Aspek perkakasan:

1. Kabel tanah dan kabel kuasa mesti penting!

2. Pemisahan garis;

3. Pemisahan tanah digital dan model;

4. Setiap komponen digital memerlukan 104 kondensator antara tanah dan bekalan kuasa;

5. Dalam aplikasi dengan relay, terutama pada arus tinggi, untuk mencegah gangguan kenalan relay daripada bersinar pada sirkuit, 104 dan dioda boleh digabung antara kolay relay, dan 472 kondensator boleh menjadi langsung diantara kenalan dan hujung terbuka biasa. Kesan itu bagus!

6. Untuk mencegah persimpangan port I/O, port I/O boleh diasingkan oleh pengasingan diod, pengasingan sirkuit gerbang, pengasingan pasangan opto, pengasingan elektromagnetik, dll.;

7. Tentu saja, anti-gangguan papan berbilang lapisan pasti lebih baik daripada papan satu sisi, tetapi biaya adalah beberapa kali lebih tinggi.