Data PCB - Prinsip reka papan PCB untuk mengurangi gangguan elektromagnetik

Rancangan anti-gangguan efektif papan PCB adalah pautan kunci dalam rancangan produk elektronik, yang mempengaruhi kepercayaan dan kestabilan kerja sirkuit. Artikel menganalisis sebab utama untuk wujud gangguan elektromagnetik pada papan sirkuit, dan ringkasan penghalang dan penghalang efektif gangguan elektromagnetik dalam rekaan papan PCB daripada pemilihan papan sirkuit, bentangan komponen papan sirkuit, kabel kuasa dan tanah, dan kabel garis isyarat. tindakan dan prinsip. Papan sirkuit cetak adalah pembawa komponen sirkuit dalam produk elektronik, menyediakan sambungan elektrik antara komponen sirkuit, dan adalah komponen asas pelbagai peralatan elektronik. Prestasinya secara langsung berkaitan dengan kualiti peralatan elektronik. Dengan pembangunan masyarakat maklumat dan pembangunan teknologi elektronik, integrasi sirkuit semakin tinggi, saiz papan sirkuit semakin kecil, densiti komponen pada papan sirkuit semakin tinggi, dan kelajuan berjalan produk elektronik semakin tinggi. Oleh itu, masalah gangguan elektromagnetik dan kompatibilitas disebabkan oleh dirinya sendiri adalah lebih terkenal. Oleh itu, bagaimana untuk mengurangi gangguan elektromagnetik papan PCB telah menjadi topik panas dalam teknologi elektronik hari ini. Masalah kompatibilitas elektromagnetik papan sirkuit adalah kunci sama ada sistem elektronik boleh berfungsi secara biasa, yang mempengaruhi kepercayaan dan kestabilan sirkuit atau sistem. Oleh itu, masalah gangguan elektromagnetik patut diselesaikan secara efektif bila merancang papan PCB.

Dalam terma alasan untuk gangguan elektromagnetik, tindakan dan prinsip untuk mengurangkan gangguan elektromagnetik yang patut dianggap dalam rancangan papan PCB adalah ringkasan.1. Alasan untuk wujud gangguan elektromagnetik pada papan sirkuit Dalam sistem elektronik kelajuan tinggi yang terdiri daripada tukar bekalan kuasa dan mikroprosesor, gangguan elektromagnetik papan sirkuit kebanyakan datang dari sumber gangguan frekuensi radio yang ada, komponen, 1.1 Sumber gangguan frekuensi radio yang ada di papan sirkuit Dalam sistem elektronik kelajuan tinggi intelijen, sumber gangguan frekuensi radio pada papan sirkuit terutamanya berasal dari sistem mikroprosesor, Sistem mikroprosesorThe radio frequency (RF) noise of a microprocessor is generated inside the chip and coupled to the outside in many different possible ways. Ia wujud pada semua input, output, kuasa dan tanah pada masa yang sama. Ia adalah bunyi potensi yang membuat setiap petunjuk mikroprosesor. Mungkin ada masalah dengan kaki. Masalahnya ialah bunyi dari pin input dan output (I/O) mikroprosesor. Bunyi-bunyi ini terutama dihasilkan oleh jam bertukar di dalam cip, tersambung ke kabel dalaman dan luaran melalui pins input dan output dan dihasilkan keluar, terutama dipaparkan sebagai gangguan bentuk gelombang denyut masa singkat.2) Sistem bekalan kuasa Sistem bekalan kuasa termasuk pengatur kuasa dan kondensator bypass pada sisi pengatur dan mikropengawal. Sirkuit ini adalah sumber semua tenaga RF dalam sistem dan menyediakan aliran penukaran yang diperlukan untuk sirkuit urutan pada cip.3) Sirkuit OscillatorThe oscillator circuit provides a fast clock signal to the system, in a digital system, since the output buffer of the oscillator is digital, harmonics are generated on the output side when converting a sine wave to a square wave. Setiap bunyi yang dijana oleh operasi dalaman, seperti penimbal jam, akan muncul pada output dan menyebar melalui sambungan komponen.1.2 Sebab lain gangguan elektromagnetik1) komponen SMD dan komponen melalui lubang peranti SMD (SMDs) lebih baik dalam mengendalikan tenaga RF daripada cip yang dipimpin kerana reaksi induktif yang lebih rendah dan meletakkan komponen yang lebih dekat. Secara biasa, kapasitasi utama komponen melalui lubang akan berubah dari kapasitatif ke induktif pada sekitar 80MHz. Oleh itu, bunyi di atas 80MHz mesti dikawal, dan banyak masalah serius mesti dianggap jika komponen lubang melalui digunakan dalam rancangan. Kemudian kembali ke pin tanah mikroprosesor melalui wayar tanah, jadi bentuk sirkuit asas. Gelung tersebut wujud di mana-mana dalam sirkuit, dan setiap tekanan bunyi dan arus yang bersamanya mengembara melalui laluan impedance kembali ke tempat asalnya, menyebabkan kesan. Kembalian boleh menjadi garis isyarat dan laluan kembalinya, bypass antara kuasa dan tanah, oscilator kristal dan pemandu dalam mikroprosesor, atau kembalian dari pengatur tegangan bekalan kuasa ke kondensator bypass. Semakin besar kawasan geometrik loop, semakin kuat radiasi, sehingga kita boleh mengurangi penyebaran bunyi dengan mengawal bentuk dan halangan laluan kembali.3) Mod berbeza dan bunyi mod umum Suara mod berbeza adalah bunyi yang berlaku apabila isyarat berjalan melalui garis ke cip penerima dan kemudian kembali sepanjang garis kembali. Terdapat ketegangan berbeza antara dua garis, iaitu bunyi yang setiap isyarat mesti menghasilkan untuk melakukan fungsinya. Kekuatan medan elektrik yang dijana oleh bunyi ini adalah proporsional dengan kuasa dua frekuensi, ukuran semasa, dan kawasan loop semasa, dan secara terbaliknya proporsional dengan jarak dari titik pengawasan ke sumber bunyi. Oleh itu, kaedah untuk mengurangi radiasi mod berbeza adalah mengurangi frekuensi operasi sirkuit, mengurangi kawasan loop isyarat atau mengurangi kekuatan semasa isyarat. Kaedah yang berkesan dalam latihan adalah mengawal kawasan loop isyarat. Bunyi mod umum ialah bunyi disebabkan oleh impedance berkongsi oleh isyarat dan garis balik semasa tenaga bergerak sepanjang isyarat dan garis balik pada masa yang sama, tanpa tenaga berbeza diantaranya. Bunyi impedance mod umum adalah sumber bunyi umum dalam kebanyakan sistem berasaskan mikroprosesor. Kekuatan medan elektrik yang dihasilkan oleh bunyi ini adalah proporsional dengan magnitud frekuensi, magnitud semasa dan panjang kabel, dan secara bertentangan proporsional dengan jarak dari titik pengawasan ke sumber bunyi. Kaedah untuk mengurangi radiasi mod umum adalah: mengurangi impedance wayar tanah, mengurangi panjang garis, dan menggunakan mod umum choke coil.2. Prinsip desain papan PCB Sejak darjah integrasi dan frekuensi isyarat papan sirkuit semakin tinggi dan tinggi dengan pembangunan teknologi elektronik, gangguan elektromagnetik tidak dapat diharapkan. Oleh itu, prinsip berikut patut diikuti bila merancang papan PCB untuk mengawal gangguan elektromagnetik papan sirkuit dalam julat tertentu. Ia boleh memenuhi keperluan reka-reka dan piawai dan meningkatkan prestasi umum sirkuit.2.1 Pemilihan papan sirkuit Tugas utama reka-reka papan PCB adalah untuk memilih saiz papan sirkuit dengan betul. Jika saiz terlalu besar, nilai penghalang garis akan meningkat dan kemampuan anti-gangguan akan menurun kerana sambungan antara komponen terlalu panjang. Peraturan padat peranti tidak menyebabkan penyebaran panas, dan

2.2 Bentangan komponen papan sirkuit Selepas menentukan saiz papan PCB, kedudukan komponen istimewa patut ditentukan dahulu, dan semua komponen sirkuit patut ditentukan dalam blok mengikut unit fungsi sirkuit. Unit litar digital, unit litar analog dan unit litar bekalan kuasa sepatutnya dipisahkan, dan unit litar frekuensi tinggi dan unit litar frekuensi rendah juga sepatutnya dipisahkan. Prinsip bentangan papan sirkuit umum adalah sebagai berikut.1) Prinsip menentukan lokasi komponen istimewa:1. Elemen pemanasan patut ditempatkan dalam kedudukan yang menyebabkan penyebaran panas, seperti pinggir papan PCB, dan jauh dari cip mikroprosesor; 2. Komponen spesial frekuensi tinggi patut diletakkan di sebelah satu sama lain untuk pendek sambungan antara mereka; 3. Komponen sensitif sepatutnya dijauhkan dari sumber bunyi seperti generator jam dan oscilator; 4. Bentangan komponen boleh disesuaikan seperti potensimeter, induktor boleh disesuaikan, kondensator pembolehubah, dan tukar kunci sepatutnya sesuai dengan keperluan struktur seluruh mesin dan memudahkan penyesuaian; 5. Komponen dengan massa berat patut diselesaikan dengan gelang; 6. Penapis EMI patut ditempatkan dekat dengan sumber EMI.2) Prinsip untuk meletakkan komponen payung sirkuit menurut unit fungsi sirkuit:1. Setiap sirkuit fungsional patut menentukan kedudukan yang sepadan mengikut aliran isyarat diantara mereka untuk memudahkan kabel; 2. Setiap sirkuit fungsional sepatutnya menentukan kedudukan komponen, dan meletakkan komponen lain di sekitar komponen untuk pendek sambungan antara komponen sebanyak mungkin; 3. Untuk sirkuit frekuensi tinggi, parameter distribusi antara komponen patut dianggap; 4. Komponen yang ditempatkan pada pinggir papan sirkuit seharusnya tidak kurang dari 2 mm jauh dari pinggir papan sirkuit.5. Penukar DC/DC, tukar tabung dan penyesuaian patut ditempatkan sebanyak mungkin kepada penyesuaian untuk mengurangi radiasi luaran; 6. Komponen pengatur tegangan dan kondensator penapis patut ditempatkan dekat dengan diod penyesuaian.2.3 Prinsip kawat bekalan kuasa dan tanah Sama ada kawat bekalan kuasa dan tanah papan PCB adalah masuk akal adalah kunci untuk mengurangi gangguan elektromagnetik seluruh papan sirkuit. Rancangan garis kuasa dan garis tanah adalah masalah yang tidak boleh diabaikan dalam papan PCB, dan sering merupakan rancangan yang sukar. Rancangan patut mengikut prinsip berikut. Untuk mengurangi pengaruh parameter distribusi kabel papan PCB pada sistem elektronik kelajuan tinggi, prinsip kabel untuk bekalan kuasa dan tanah adalah sebagai berikut:1. meningkatkan jarak jejak untuk mengurangkan salib sambungan kapasitif; 2. Garis kuasa dan garis tanah sepatutnya dijalurkan secara selari untuk membuat kapasitasi yang disebarkan mencapai; 3. Berdasarkan saiz arus membawa, cuba untuk meningkatkan lebar garis kuasa dan garis tanah sebanyak yang mungkin, mengurangkan lawan loop, dan pada masa yang sama membuat arah garis kuasa dan garis tanah dalam setiap sirkuit fungsional konsisten dengan arah penghantaran isyarat, yang akan membantu meningkatkan prestasi. Kemampuan anti-gangguan; 4. Sumber tenaga dan tanah patut dijalankan secara langsung di atas satu sama lain, dengan itu mengurangi reaksi induktif dan membuat kawasan loop, dan cuba untuk membuat wayar tanah berjalan di bawah garis tenaga sebanyak yang mungkin; 5. Semakin tebal wayar tanah, semakin baik, umumnya lebar wayar tanah tidak kurang dari 3mm; 6. Kawalan tanah dibentuk dalam loop tertutup untuk mengurangi perbezaan potensi pada wayar tanah dan meningkatkan kemampuan anti-gangguan; 7. Dalam rancangan wayar papan berbilang lapisan, salah satu lapisan boleh digunakan sebagai "pesawat tanah penuh", yang boleh mengurangi pengendalian tanah dan pada masa yang sama bermain peran pelindung.2) Kekuatan mendarat setiap sirkuit fungsionalThe grounding methods of each functional circuit of the PCB board are divided into single-point grounding and multi-point grounding. Pendaratan titik tunggal dibahagi menjadi pendaratan siri-titik tunggal dan pendaratan selari titik tunggal mengikut bentuk sambungan. Pendaratan siri-titik tunggal sering digunakan untuk pendaratan melindungi kerana panjang setiap wayar pendaratan berbeza, penghalangan pendaratan setiap sirkuit berbeza, dan prestasi kompatibilitas elektromagnetik dikurangkan. Setiap sirkuit pendaratan selari satu titik mempunyai wayar pendaratan sendiri, jadi gangguan antara satu sama lain adalah kecil, tetapi ia boleh memperluas wayar pendaratan dan meningkatkan penghalang pendaratan. Ia sering digunakan untuk pendaratan isyarat, pendaratan analog, dan pendaratan kuasa. Pendaratan berbilang-titik bermakna setiap litar mempunyai titik pendaratan, seperti yang dipaparkan dalam Figur 5. Pendaratan berbilang-titik sering digunakan dalam sirkuit frekuensi tinggi, dengan garis grounding pendek dan nilai impedance grounding kecil, mengurangi gangguan isyarat frekuensi tinggi. Untuk mengurangi gangguan disebabkan oleh pendaratan, pendaratan juga mesti memenuhi keperluan tertentu:1. Kabel tanah sepatutnya pendek yang mungkin, dan pesawat tanah sepatutnya besar; 2. Menghindari gelung tanah yang tidak diperlukan dan mengurangi ketegangan tanah umum; 3. prinsip pendaratan adalah untuk mengadopsi kaedah pendaratan yang berbeza untuk isyarat berbeza, dan semua pendaratan tidak boleh dibawa ke titik pendaratan yang sama; 4. Bila merancang papan PCB berbilang lapisan, lapisan bekalan kuasa dan lapisan pendaratan patut ditempatkan dalam lapisan sebelah sebanyak yang mungkin, sehingga kapasitasi antara lapisan boleh membentuk dalam sirkuit dan elektromagnetik i