Data PCB - Interferensi dan Pemegangan Kawalan Tanah PCB

Dalam rekaan papan PCB, terutama dalam sirkuit frekuensi tinggi, beberapa fenomena yang tidak normal dan tidak normal disebabkan oleh gangguan wayar tanah sering ditemui. Kertas ini menganalisis penyebab gangguan wayar tanah, memperkenalkan tiga jenis gangguan wayar tanah secara terperinci, dan mencadangkan solusi berdasarkan pengalaman praktik. Kaedah anti-jamming ini telah mencapai keputusan yang baik dalam aplikasi praktik, membolehkan beberapa sistem berfungsi dengan sukses dalam medan. Dalam sistem mikrokomputer cip tunggal, papan PCB (papan sirkuit cetak) adalah komponen penting yang digunakan untuk menyokong komponen sirkuit dan menyediakan sambungan elektrik antara komponen sirkuit dan peranti. Pasti ada penghalang tertentu dalam proses kondukti. Komponen induktansi dalam wayar akan mempengaruhi penghantaran isyarat tegangan, dan komponen resistensi akan mempengaruhi penghantaran isyarat semasa. Kesan induktan sangat serius dalam garis frekuensi tinggi. Kesan impedance tanah mesti dicatat dan dihapuskan.

1. Sebab gangguan Resistance dan impedance adalah dua konsep yang berbeza. Keperlawanan merujuk kepada pengendalian wayar kepada semasa dalam keadaan DC, dan pengendalian merujuk kepada pengendalian wayar kepada semasa dalam keadaan AC, yang sebahagian besar disebabkan oleh pengendalian wayar. Sejak wayar tanah sentiasa mempunyai impedance, apabila mengukur wayar tanah dengan multimeter, resistensi wayar tanah adalah umumnya mm Ω. Mengambil sepotong wayar dengan panjang 10 cm, lebar 1,5 m m dan tebal 50 μm pada PCB sebagai contoh, impedance boleh diperoleh dengan pengiraan. R=Ï™L/s(Ω), di mana L ialah panjang wayar (m), s ialah kawasan melintas wayar (mm2), dan Ï™ ialah resistiviti Ï™=0.02, jadi nilai resistiviti wayar adalah kira-kira 0.026 Ω. Apabila sepotong wayar jauh dari wayar lain dan panjangnya jauh lebih besar daripada lebarnya, self-inductance wayar adalah 0.8 μH/m, maka inductance wayar panjang 10 cm adalah 0.08 μH. Kemudian kira reaksi induktif wayar dengan formula berikut: XL=2Ï-f L, dalam formula berikut, f ialah frekuensi (Hz) isyarat yang melalui wayar, dan L ialah induksi diri wayar per unit panjang (H). Oleh itu, nilai reaksi induktif wayar pada frekuensi rendah dan frekuensi tinggi dihitung berdasarkan: dalam sirkuit sebenar, isyarat yang menyebabkan gangguan elektromagnetik sering adalah isyarat denyut, dan isyarat denyut mengandungi komponen frekuensi tinggi kaya, jadi ia akan menghasilkan banyak bunyi pada wayar tanah. Tengah. Ia boleh dilihat dari pengiraan formula di atas bahawa lawan wayar lebih besar daripada induksi wayar dalam transmisi isyarat frekuensi rendah. Untuk sirkuit digital, frekuensi operasi sirkuit adalah sangat tinggi, dan induktansi wayar jauh lebih besar daripada resistensi wayar dalam isyarat frekuensi tinggi. Oleh itu, kesan impedance tanah pada sirkuit digital sangat besar. Inilah sebabnya jatuh tegangan besar berlaku apabila arus mengalir melalui resistor kecil, menyebabkan sirkuit berfungsi abnormal.

2. Mekanisme gangguan wayar tanah2.1 gangguan loop tanah gangguan loop tanah adalah fenomena gangguan relatif umum yang sering berlaku diantara peranti yang disambung oleh kabel panjang dan jauh terpisah. Alasan utama untuk gangguan elektromagnetik disebabkan oleh wayar tanah adalah impedance wayar tanah. Apabila arus mengalir melalui wayar tanah, tekanan akan dijana pada wayar tanah, iaitu bunyi wayar tanah. Digerakkan oleh ketegangan ini, arus loop tanah akan dijana, menghasilkan gangguan loop tanah. Gandakan loop tanah: Kerana potensi tanah yang berbeza bagi kedua-dua peranti, tekanan tanah terbentuk. Digerakkan oleh tekanan ini, aliran semasa diantara gelung yang dibentuk oleh "peranti 1, menyambung kabel, peranti 2, dan tanah". Kerana tidak seimbang sirkuit, arus pada setiap wayar berbeza, jadi tekanan mod berbeza akan dijana, yang akan mengganggu sirkuit. Kerana gangguan loop tanah disebabkan oleh semasa loop tanah, kadang-kadang ditemui bahawa apabila wayar tanah peranti terputus, fenomena gangguan hilang, kerana loop tanah diputus apabila wayar tanah terputus. Fenomen ini sering berlaku dalam kesempatan gangguan frekuensi rendah. Apabila frekuensi gangguan tinggi, ia tidak penting sama ada wayar tanah terputus atau tidak.2.2 Pergangguan Kegangguan umum Dalam sirkuit digital, disebabkan frekuensi tinggi isyarat, wayar tanah sering menghasilkan gangguan besar. Pada masa ini, apabila beberapa sirkuit berkongsi seksyen wayar tanah, disebabkan kemudahan wayar tanah, potensi tanah satu sirkuit akan diubahsuai oleh arus operasi sirkuit lain, sehingga isyarat dalam satu sirkuit akan disambung ke sirkuit lain, sambungan ini dipanggil sambungan kemudahan umum. Kaedah untuk menyelesaikan pasangan impedance umum adalah untuk mengurangi impedance wayar tanah umum, atau menggunakan dasar titik tunggal untuk menghapuskan sepenuhnya impedance umum, yang adalah jenis fenomena gangguan. Figure 2 adalah sirkuit sederhana dengan empat gerbang. Anggap aras output gerbang 1 berubah dari tinggi ke rendah, kapasitasi parasitik dalam sirkuit (kadang-kadang terdapat kapasitator penapis pada input gerbang 2) akan melepaskan ke wayar tanah melalui gerbang 1. Kerana kekuatan wayar tanah, arus pembuangan akan menjadi Tekanan puncak yang dijana pada garis tanah. Jika output pintu 3 rendah pada masa ini, tekanan puncak akan dihantar ke terminal output pintu 3 dan terminal input pintu 4. Jika amplitud tegangan puncak ini melebihi bunyi pintu Ambang 4, ia akan menyebabkan gangguan elektromagnetik gelung tanah pintu 4.2.3 Gelung tanah akan mengelilingi kawasan tertentu. Menurut undang-undang induksi elektromagnetik, jika ada medan magnetik yang berubah di kawasan yang dikelilingi loop, arus induksi akan dijana dalam loop, menyebabkan gangguan. Perubahan medan magnetik ruang berada di mana-mana, jadi semakin besar kawasan tertutup, semakin serius gangguan.3. Kaedah untuk menyelesaikan gangguan wayar tanah3.1 menyelesaikan gangguan loop tanahTerdapat tiga idea asas untuk menyelesaikan gangguan loop tanah: satu adalah untuk mengurangi gangguan wayar tanah, dengan itu mengurangi tegangan gangguan, tetapi ini tidak mempunyai kesan pada gangguan loop tanah disebabkan oleh sebab kedua. Kaedah kedua ialah untuk mengubah struktur pendaratan, sambung wayar tanah dari satu chassis ke chassis lain, dan tanah melalui chassis lain, yang adalah konsep pendaratan titik tunggal. Yang ketiga adalah untuk meningkatkan impedance loop tanah, dengan itu mengurangi gelung tanah semasa. Apabila impedance tidak terbatas, gelung tanah sebenarnya dipotong, iaitu, gelung tanah dibuang. Oleh itu, penyelesaian berikut diusulkan untuk menyelesaikan gangguan loop tanah.1) Float peranti pada satu sisiIf one side of the circuit is left floating, the ground loop is cut off, thus eliminating the ground loop current. Tapi ada dua isu yang memerlukan perhatian. Satu adalah kerana alasan keselamatan, sirkuit tidak dibenarkan untuk mengapung. Dalam kes ini, pertimbangkan mendarat peranti melalui induktor. Dengan cara ini, pengendalian mendarat peralatan semasa 50 Hz AC sangat kecil, dan untuk isyarat gangguan dengan frekuensi yang lebih tinggi, pengendalian mendarat peralatan adalah besar, yang mengurangkan semasa loop tanah. Tetapi melakukan itu hanya boleh mengurangkan gangguan loop tanah dari gangguan frekuensi tinggi. Masalah lain ialah walaupun peranti mengapung, masih ada kapasitasi parasit antara peranti dan tanah. Kapensiensi ini menyediakan impedance yang lebih rendah pada frekuensi yang lebih tinggi dan oleh itu tidak mengurangi secara efektif gelung tanah frekuensi tinggi semasa.2) Guna pengubah Pengubah izolasi digunakan untuk tujuan ini, dan transmisi isyarat antara kedua-dua peranti dilakukan dengan sambungan medan magnetik, menghindari sambungan elektrik langsung. Pada masa ini, tekanan gangguan pada wayar tanah muncul diantara tahap utama dan sekunder pengubah, bukan pada hujung input sirkuit. Salah satu cara untuk meningkatkan kesan izolasi frekuensi tinggi pengubah adalah untuk menetapkan lapisan perisai antara tahap utama dan sekunder pengubah. Namun, perlu dicatat bahawa hujung pendaratan lapisan perisai pengubah izolasi mesti berada di hujung penerimaan sirkuit. Jika tidak, ia tidak hanya gagal untuk meningkatkan kesan izolasi frekuensi tinggi, tetapi juga membuat sambungan frekuensi tinggi lebih serius. Oleh itu, pengubah patut dipasang di sisi peranti penerima isyarat. Kaedah pengasingan pengubah mempunyai beberapa kelemahan, ia ca