Teknik PCB - Prinsip reka PCB untuk mengurangi gangguan elektromagnetik

Rancangan kompatibilitas elektromagnetik terkait dengan litar khusus. Untuk melaksanakan rancangan kompatibilitas elektromagnetik, perancang perlu mengurangkan radiasi (tenaga frekuensi radio yang bocor dari produk) dan meningkatkan resistensinya terhadap radiasi (tenaga yang memasuki produk). Sensitibiliti dan kemampuan anti-gangguan. Untuk sambungan kondukti umum pada frekuensi rendah dan sambungan radiasi umum pada frekuensi tinggi, memotong laluan sambungan mesti diberi perhatian penuh dalam rancangan.

Prinsip desain PCB

Sebagaimana integrasi papan sirkuit 0 dan frekuensi isyarat semakin tinggi dengan pembangunan teknologi elektronik, gangguan elektromagnetik pasti akan disebabkan, jadi prinsip berikut patut diikuti bila merancang PCB untuk mengawal gangguan elektromagnetik papan sirkuit dalam julat tertentu, memenuhi keperluan merancang dan piawai, Dan meningkatkan prestasi keseluruhan sirkuit.

1. Pemilihan papan sirkuit

Tugas utama desain PCB adalah memilih saiz papan sirkuit dengan betul. Jika saiz terlalu besar, kabel diantara komponen akan terlalu panjang, yang akan meningkatkan impedance sirkuit dan mengurangkan kemampuan anti-gangguan; dan saiz akan menyebabkan komponen terlalu kecil. Bentangan kurus tidak menyebabkan penyebaran panas, dan kabel terlalu kurus dan padat, yang mudah disebabkan percakapan salib. Oleh itu, papan sirkuit saiz yang sesuai patut dipilih mengikut komponen yang diperlukan sistem.

Papan sirkuit

Papan litar dibahagi ke papan satu sisi, dua sisi dan berbilang lapisan. Pilihan bilangan lapisan papan sirkuit bergantung pada fungsi yang akan diselesaikan oleh sirkuit, indeks bunyi, bilangan isyarat dan kabel rangkaian, dll. Tetapan lapisan yang masuk akal boleh mengurangkan masalah kesesuaian elektromagnetik sirkuit sendiri.

Prinsip pemilihan biasa adalah:

1. Apabila frekuensi isyarat adalah frekuensi tengah dan rendah, terdapat sedikit komponen, dan densiti kabel rendah atau tengah, pilih satu-sisi atau dua-sisi;

2. Papan berbilang lapisan digunakan untuk ketepatan kabel tinggi, integrasi tinggi dan lebih banyak komponen;

3. Untuk sirkuit integrasi frekuensi tinggi, kelajuan tinggi, dan sirkuit integrasi kelajuan tinggi, pilih 4 lapisan atau lebih papan sirkuit. Apabila merancang papan berbilang lapisan, lapisan tunggal boleh digunakan sebagai lapisan kuasa, lapisan isyarat, dan lapisan tanah. Kawasan gelung isyarat dikurangkan, dan radiasi mod berbeza dikurangkan. Untuk sebab ini, papan berbilang lapisan boleh mengurangkan radiasi papan sirkuit dan meningkatkan kemampuan anti-gangguan.

2. Bentangan komponen papan sirkuit

Selepas saiz PCB ditentukan, lokasi komponen istimewa patut ditentukan dahulu, dan akhirnya semua komponen sirkuit ditentukan dalam blok mengikut unit fungsi sirkuit. Unit litar digital, unit litar analog dan unit litar kuasa sepatutnya dipisahkan, dan unit litar frekuensi tinggi dan unit litar frekuensi rendah juga sepatutnya dipisahkan. Prinsip bentangan papan sirkuit yang biasa digunakan adalah sebagai berikut.

1. Prinsip menentukan lokasi komponen istimewa:

1. Elemen pemanasan patut ditempatkan dalam kedudukan yang menyebabkan penyebaran panas, seperti pinggir PCB, dan jauh dari cip mikroprosesor;

2. Komponen spesial frekuensi tinggi patut ditempatkan dekat 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, tukar kunci, dll. sepatutnya memenuhi keperluan struktur seluruh mesin dan memudahkan penyesuaian;

5. Komponen yang lebih berat patut diselesaikan dengan kurungan;

6. Penapis EMI patut ditempatkan dekat sumber EMI.

Bentangan komponen papan sirkuit

2. Prinsip untuk meletakkan komponen payung litar mengikut unit fungsi litar:

1. Setiap sirkuit berfungsi patut menentukan kedudukan yang sepadan mengikut aliran isyarat diantara mereka untuk memudahkan kabel;

2. Setiap sirkuit fungsional sepatutnya menentukan lokasi komponen inti, dan meletakkan komponen lain di sekitar komponen inti, dan cuba untuk pendek sambungan antara komponen;

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 dioda penyesuaian.

3. Prinsip kabel bekalan kuasa dan tanah

Sama ada kabel antara bekalan kuasa dan tanah PCB adalah masuk akal adalah kunci untuk mengurangkan gangguan elektromagnetik seluruh papan sirkuit. Rancangan garis kuasa dan garis tanah adalah masalah yang tidak boleh diabaikan dalam PCB, dan ia sering adalah rancangan yang paling sukar. Prinsip berikut patut diikuti bila merancang.

1. Kekuatan kawat untuk kuasa dan tanah

Kabel pada PCB mempunyai ciri-ciri parameter yang disebarkan seperti impedance, reaksi kapasitatif, dan reaksi induktif. Untuk mengurangkan pengaruh bagi parameter distribusi kabel PCB pada sistem elektronik kelajuan tinggi, prinsip kabel untuk kuasa dan tanah adalah sebagai berikut:

1. meningkatkan jarak jejak untuk mengurangkan salib sambungan kapasitif;

2. Garis kuasa dan garis tanah patut dijalankan secara selari untuk optimumkan kapasitas yang disebarkan;

3. Berdasarkan saiz arus membawa, tebal lebar garis kuasa dan garis tanah sebanyak yang mungkin, mengurangi lawan loop, dan membuat arah garis kuasa dan garis tanah dalam setiap sirkuit fungsional konsisten dengan arah pemindahan isyarat, yang akan membantu memperbaiki kemampuan Anti-gangguan;

4. Kuasa dan tanah seharusnya dijalurkan secara langsung di atas satu sama lain untuk mengurangi induktan dan mengurangi kawasan loop, dan cuba untuk membuat wayar tanah di bawah garis kuasa;

5. Lebih tebal wayar tanah, lebih baik, lebar wayar tanah biasanya 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 desain kabel papan berbilang lapisan, salah satu lapisan boleh digunakan sebagai "pesawat tanah penuh", yang boleh mengurangi impedance tanah dan pada masa yang sama bermain peran perisai.

Kekuatan kawat untuk kuasa dan tanah

2. Kemampuan mendarat setiap litar fungsi

Kaedah pendaratan setiap sirkuit fungsional PCB dibahagi menjadi pendaratan satu titik dan pendaratan berbilang titik. Pendaratan titik tunggal dibahagi menjadi pendaratan siri titik tunggal dan pendaratan selari titik tunggal mengikut bentuk sambungan, seperti yang dipaparkan dalam Figur 3 dan Figur 4. Pendaratan siri-titik tunggal sering digunakan untuk mendarat perlindungan kerana panjang berbeza wayar mendarat dan impedance mendarat berbeza setiap sirkuit, dan prestasi kompatibilitas elektromagnetik dikurangkan. Pendaratan selari titik tunggal. Setiap sirkuit mempunyai wayar mendarat sendiri, jadi gangguan antara satu sama lain adalah kecil, tetapi ia boleh memperluas wayar mendarat dan meningkatkan penghalang mendarat. 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 wayar pendaratan pendek dan impedance pendaratan rendah untuk mengurangkan gangguan isyarat frekuensi tinggi.

Untuk mengurangi gangguan disebabkan oleh pendaratan, pendaratan juga mesti memenuhi keperluan tertentu:

1. Kabel mendarat sepatutnya pendek yang mungkin, dan permukaan mendarat sepatutnya besar;

2. Menghindari gelung tanah yang tidak diperlukan dan mengurangi ketegangan tanah umum;

3. Prinsip pendaratan adalah untuk menerima kaedah pendaratan yang berbeza untuk isyarat berbeza, dan tidak mungkin menggunakan titik pendaratan yang sama untuk semua pendaratan;

4. Apabila merancang PCB berbilang lapisan, letakkan lapisan kuasa dan lapisan tanah dalam lapisan sebelah sebanyak yang mungkin, supaya membentuk kapasitasi lapisan-lapisan dalam sirkuit dan mengurangkan gangguan elektromagnetik;

5. Cuba menghindari isyarat semasa yang kuat dan lemah, dan isyarat digital dan analog berkongsi tanah yang sama.

Kekuatan mendarat setiap litar fungsi

24 tip untuk mengurangi bunyi dan gangguan elektromagnetik:

(1) Cip kelajuan rendah boleh digunakan selain cip kelajuan tinggi. Chip kelajuan tinggi digunakan di tempat kunci.

(2) Penegang boleh disambung dalam siri untuk mengurangi kadar lompatan pinggir atas dan bawah sirkuit kawalan.

(3) Cuba menyediakan beberapa bentuk damping untuk relai, dll.

(4) Guna jam frekuensi terendah yang memenuhi keperluan sistem.

(5) Penjana jam semakin dekat dengan peranti menggunakan jam. Shell bagi oscilator kristal kuarz sepatutnya didarat.

(6) Tutup kawasan jam dengan wayar tanah dan simpan wayar jam sebagai pendek yang mungkin.

(7) Sirkuit pemacu I/O sepatutnya hampir mungkin ke pinggir papan cetak, dan biarkan ia meninggalkan papan cetak secepat mungkin. Isyarat yang memasuki papan cetak patut ditapis, dan isyarat dari kawasan bunyi tinggi juga patut ditapis. Pada masa yang sama, serangkaian penentang terminal patut digunakan untuk mengurangi refleksi isyarat.

(8) Terminal tidak berguna MCD sepatutnya disambung ke terminal output yang tinggi, atau dibawah tanah, atau ditakrif sebagai terminal output, dan terminal yang sepatutnya disambung ke tanah bekalan kuasa pada sirkuit terintegrasi sepatutnya disambung, dan seharusnya tidak ditinggalkan mengapung.

(9) Terminal input sirkuit gerbang yang tidak digunakan tidak boleh ditinggalkan mengapung. Terminal input positif bagi penyampai operasi yang tidak digunakan sepatutnya ditanda, dan terminal input negatif sepatutnya disambung ke terminal output.

(10) Untuk papan cetak, cuba guna baris 45 kali selain dari baris 90 kali untuk mengurangkan emisi luar dan sambungan isyarat frekuensi tinggi.

(11) Papan cetak terpisah mengikut frekuensi dan ciri-ciri penukaran semasa, dan komponen bunyi dan komponen bukan bunyi sepatutnya jauh.

(12) Guna bekalan kuasa titik tunggal dan pendaratan titik tunggal untuk panel tunggal dan ganda. Garis kuasa dan garis tanah sepatutnya sebisak mungkin. Jika ia ekonomi, gunakan papan berbilang lapisan untuk mengurangi induksi kapasitatif bekalan kuasa dan tanah.

(13) Jauhkan jam, bas, dan cip memilih isyarat jauh dari garis I/O dan konektor.

(14) Garis input voltaj analog dan terminal voltaj rujukan patut berada sejauh mungkin dari garis isyarat sirkuit digital, terutama jam.

(15) Untuk peranti A/D, bahagian digital dan bahagian analog patut disatukan daripada diseberangi.

(16) Garis jam selari ke garis I/O mempunyai gangguan yang kurang daripada garis I/O selari, dan pin komponen jam jauh dari kabel I/O.

(17) Pin komponen sepatutnya pendek yang mungkin, dan pins kondensator pemisah sepatutnya pendek yang mungkin.

(18) Garis kunci sepatutnya sebanyak mungkin tebal, dan tanah perlindungan sepatutnya ditambah di kedua-dua sisi. Garis kelajuan tinggi sepatutnya pendek dan lurus.

(19) Garis sensitif kepada bunyi tidak patut selari dengan garis tukar kelajuan tinggi dan semasa-tinggi.

(20) Jangan halau wayar di bawah kristal kuarz atau di bawah peranti sensitif bunyi.

(21) Untuk sirkuit isyarat lemah, jangan bentuk sirkuit semasa disekitar sirkuit frekuensi rendah.

(22) Jangan bentuk gelung dalam isyarat. Jika ia tidak dapat dihindari, jadikan kawasan loop sebagai kecil yang mungkin.

(23) Satu kondensator pemisahan per sirkuit terintegrasi. Kondensator bypass frekuensi tinggi kecil mesti ditambah ke setiap kondensator elektrolitik.

(24) Gunakan kondensator tantalum kapasitas besar atau kondensator ju-sejuk selain dari kondensator elektrolitik untuk memuatkan dan membuang kondensator penyimpanan tenaga dalam sirkuit. Apabila menggunakan kondensator tubular, kes ini perlu ditanda.