Data PCB - Kekuatan merancang papan PCB EMC

EMC berkaitan dengan generasi, transmisi, dan penerimaan tenaga elektromagnetik, dan EMC tidak dijangka dalam rancangan papan PCB. Energi elektromagnetik berasal dari sumber berbilang bercampur bersama-sama, jadi hati-hati istimewa perlu diambil untuk memastikan apabila sirkuit, jejak, vias, dan bahan papan PCB berbeza bekerja bersama-sama, isyarat berbeza adalah kompatibel dan tidak mengganggu satu sama lain. EMI, pada sisi lain, adalah kesan pemusnah yang dihasilkan oleh EMC atau tenaga elektromagnetik tidak diinginkan. Dalam persekitaran elektromagnetik ini, perancang papan PCB mesti memastikan generasi tenaga elektromagnetik dikurangi, menyebabkan gangguan.

7 Petunjuk untuk menghindari masalah elektromagnetik dalam rekaan papan PCB

1. Pemasangan papan PCB

Cara penting untuk mengurangi EMI adalah untuk merancang pesawat tanah papan PCB. Langkah pertama adalah untuk membuat kawasan tanah sebanyak yang mungkin dalam kawasan keseluruhan papan PCB, yang mengurangkan emisi, saling bercakap, dan bunyi. Perhatian istimewa mesti diambil bila menyambung setiap komponen ke titik tanah atau pesawat, jika tidak, kesan neutralisasi pesawat tanah yang boleh dipercayai tidak dapat digunakan sepenuhnya.

Rancangan papan PCB yang sangat kompleks mempunyai beberapa tekanan stabil. Idealnya, setiap tenaga rujukan mempunyai pesawat tanah yang sepadan. Bagaimanapun, jika terdapat terlalu banyak pesawat tanah, ia akan meningkatkan biaya penghasilan papan PCB dan membuat harga terlalu tinggi. Kompromi adalah untuk menggunakan pesawat tanah dalam tiga hingga lima lokasi yang berbeza, masing-masing boleh mengandungi beberapa seksyen tanah. Ini tidak hanya mengawal biaya penghasilan papan sirkuit tetapi juga mengurangi EMI dan EMC. Sistem mendarat impedance rendah penting jika EMC hendak dicapai. Dalam PCB berbilang lapisan, terdapat pesawat tanah yang kuat, bukan pencuri tembaga atau pesawat tanah yang terbelah, kerana ia mempunyai impedance rendah, menyediakan laluan semasa, dan adalah sumber isyarat terbalik. Panjang masa isyarat mengambil untuk kembali ke tanah juga sangat penting. Masa untuk isyarat ke dan dari sumber mesti dibandingkan, jika tidak, fenomena seperti antena berlaku di mana tenaga radiasi menjadi sebahagian dari EMI. Juga, jejak yang membawa semasa ke/dari sumber isyarat sepatutnya pendek yang mungkin, jika sumber dan laluan kembali tidak mempunyai panjang yang sama, akan ada lompatan tanah, yang juga akan menghasilkan EMI. Jika masa isyarat memasuki dan meninggalkan sumber tidak disegerakkan, fenomena seperti antena berlaku, yang radiasi tenaga dan menyebabkan EMI

2. Mempecahkan EMI

Kerana EMI berbeza, peraturan desain EMC yang baik adalah untuk memisahkan sirkuit analog dan digital. Sirkuit analog dengan amperage atau semasa yang lebih tinggi patut disimpan jauh dari jejak kelajuan tinggi atau isyarat tukar. Jika mungkin, mereka harus dilindungi dengan isyarat yang mendarat. Pada PCB berbilang lapisan, jejak analog sepatutnya dijalurkan pada satu lapisan tanah, sementara tukar atau jejak kelajuan tinggi sepatutnya berada di sebelah lain. Oleh itu, isyarat karakteristik berbeza dipisahkan. Penapis laluan rendah kadang-kadang boleh digunakan untuk membuang bunyi frekuensi tinggi ditambah dengan jejak sekeliling. Penapis menekan bunyi dan mengembalikan semasa yang stabil. Ia penting untuk memisahkan pesawat tanah untuk isyarat analog dan digital. Kerana litar analog dan digital mempunyai ciri-ciri unik mereka sendiri, penting untuk memisahkan mereka. Isyarat digital sepatutnya mempunyai tanah digital, dan isyarat analog sepatutnya berakhir di tanah analog. Dalam rancangan sirkuit digital, pengalaman pembentukan papan PCB dan jurutera rancangan memberi perhatian istimewa kepada isyarat kelajuan tinggi dan jam. Pada kelajuan tinggi, isyarat dan jam sepatutnya pendek yang mungkin dan bersebelahan dengan pesawat tanah kerana, seperti yang disebut sebelumnya, pesawat tanah terus bercakap salib, bunyi, dan radiasi di bawah kawalan.

Isyarat digital juga perlu disimpan jauh dari pesawat kuasa. Jika jarak dekat, bunyi atau induksi boleh dicipta, yang boleh melemahkan isyarat.

3. Jejak salib adalah kunci

Trek sangat penting untuk memastikan aliran semasa yang betul. Jika semasa datang dari oscilator atau peranti yang sama lain, ia adalah khusus penting untuk menjaga semasa dipisahkan dari pesawat tanah, atau tidak untuk menjalankan semasa secara parallel dengan jejak lain. Dua isyarat kelajuan tinggi selari menghasilkan EMC dan EMI, terutama crosstalk. Laluan perlawanan mesti disimpan pendek dan laluan semasa kembali yang pendek yang mungkin. Jejak laluan kembali sepatutnya sama panjang dengan jejak penghantaran. Untuk EMI, satu dipanggil "jejak penyerang" dan yang lain adalah "jejak mangsa". Pengikatan induktif dan kapasitif boleh mempengaruhi jejak "mangsa" disebabkan kehadiran medan elektromagnetik, menyebabkan arus maju dan balik pada "jejak mangsa". Dengan cara ini, ribples dijana dalam persekitaran yang stabil di mana penghantaran dan menerima panjang isyarat hampir sama. Dalam persekitaran yang seimbang dengan jejak yang stabil, arus yang disebabkan patut membatalkan satu sama lain untuk menghapuskan saling bercakap. Namun, kita hidup di dunia yang tidak sempurna di mana perkara seperti itu tidak berlaku. Oleh itu, tujuan mesti untuk menyimpan aras percakapan salib untuk semua jejak. Jika lebar antara jejak selari adalah dua kali lebar jejak, kesan perbualan salib boleh dikurangkan. Contohnya, jika lebar jejak adalah 5 mils, jarak antara dua jejak selari sepatutnya 10 mils atau lebih. Sebagai bahan baru dan komponen baru terus muncul, penjana papan PCB juga mesti terus menghadapi masalah kesesuaian elektromagnetik dan gangguan.

4. Penyahputar

Penyahputaran kondensator mengurangkan kesan tidak diinginkan dari percakapan salib dan patut ditempatkan antara kuasa dan pins tanah peranti untuk memastikan kekurangan AC rendah, mengurangkan bunyi dan percakapan salib. Untuk mencapai impedance rendah dalam julat frekuensi luas, patut digunakan kondensator pemisahan berbilang. Peraturan penting ibu jari untuk meletakkan kondensator penyahpautan adalah meletakkan kondensator nilai yang paling dekat dengan peranti untuk mengurangi kesan induktif pada jejak. Kondensator tertentu ini ditempatkan sebanyak mungkin kepada pin kuasa peranti atau jejak kuasa dan menyambung pads kondensator secara langsung ke vias atau pesawat tanah. Jika jejaknya panjang, gunakan vial berbilang untuk membuat impedance tanah.

5. Lupakan sudut 90°

Untuk mengurangi EMI, menghindari jejak, vias, dan komponen lain yang membentuk sudut 90°, sebagai sudut kanan akan menghasilkan radiasi. Pada sudut ini, kapasitas akan meningkat dan impedance karakteristik akan berubah, menyebabkan refleksi, yang sebaliknya menyebabkan EMI. Untuk menghindari sudut 90°, jejak perlu dijalurkan ke sudut dengan sekurang-kurangnya dua sudut 45°.

6. Guna kunci yang sedikit

Dalam hampir semua bentangan papan PCB, vias mesti digunakan untuk menyediakan sambungan konduktif antara lapisan yang berbeza. jurutera bentangan PCB perlu berhati-hati kerana vias mencipta induktansi dan kapasitasi. Dalam beberapa kes, mereka juga menghasilkan refleksi kerana perubahan impedance karakteristik apabila vias dibuat dalam jejak. Juga ingat bahawa vias meningkatkan panjang jejak dan perlu sepadan. Dalam kes jejak perbezaan, vial perlu dihindari sebanyak mungkin. Jika tidak dapat dihindari, vial perlu digunakan dalam kedua-dua jejak untuk mengembalikan lambat dalam isyarat dan laluan kembali.

7. Perlindungan Kabel/Fizik

Kabel yang membawa sirkuit digital dan arus analog mencipta kapasitas parasit dan induktan yang menyebabkan banyak masalah berkaitan EMC. Jika kabel pasangan bertukar digunakan, aras sambungan tetap rendah, menghapuskan medan magnet yang berasal. Untuk isyarat frekuensi tinggi, kabel pelindung mesti digunakan, dengan kedua-dua depan dan latar belakang untuk menghapuskan gangguan EMI. Perisai fizikal adalah encapsulasi seluruh sistem atau sebahagian dari sistem dengan pakej logam untuk mencegah EMI memasuki sirkuit pada papan PCB. Perisai ini bertindak seperti bekas konduktif mendarat tertutup, mengurangi saiz loop antena dan menyerap EMI.