Teknik PCB - Pemikiran frekuensi tinggi terhadap rekaan kompatibilitas elektromagnetik (EMC)

Banyak jurutera senior sering mengikuti laluan desain asas dan salah. Ini adalah pemikiran frekuensi tinggi tentang rekaan kompatibilitas elektromagnetik (EMC).

Masalah kompatibilitas elektromagnetik (EMC) sering berlaku dalam keadaan frekuensi tinggi, kecuali masalah individu (titik tekanan, gangguan segera, dll.). Pemikiran frekuensi tinggi merujuk kepada ciri-ciri peranti dan sirkuit. Dalam situasi frekuensi tinggi, ia berbeza dari keadaan frekuensi tengah dan rendah konvensional. Jika and a masih menilai dan menganalisis berdasarkan pemikiran kawalan biasa, anda akan jatuh ke dalam salah faham rancangan. Contohnya: Kapasitor, dalam kes frekuensi tengah dan rendah atau DC, adalah komponen penyimpanan tenaga, yang hanya menunjukkan ciri-ciri kondensator; dalam kes frekuensi tinggi, ia lebih daripada hanya kondensator. Ia mempunyai ciri-ciri kondensator ideal dan mempunyai kebocoran. Semasa (mewakili sebagai R pada sirkuit ekvivalen frekuensi tinggi), induktansi lead, dan ESR (resistensi siri ekvivalen) yang menyebabkan panas dalam kes perubahan denyut tekanan, (seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah).

Figure 1: Electromagnetic compatibility (EMC)_Capacitor's high-frequency equivalent circuit diagram

Seperti yang boleh dilihat dari figura di atas, perancang boleh membantu banyak dalam rekaan kompatibilitas elektromagnetik (EMC).

Menurut pemikiran konvensional, 1/2Ï-fc adalah reaksi kapasitif kondensator. Semakin tinggi frekuensi, semakin kecil reaksi kapasitif dan semakin baik kesan penapisan. Itu adalah, semakin tinggi frekuensi, semakin mudah ia untuk berdarah dari clutter, tetapi ini bukan kes. Dalam kehadiran induktan, kondensator hanya apabila persamaan 1/2Ï-fc=2Ï-f L ditetapkan, apabila keseluruhan impedance adalah yang paling kecil, kesan penapisan adalah yang terbaik, dan kesan penapisan akan dikurangi apabila frekuensi tinggi dan rendah. Analisis kesimpulan, mengapa dua kondensator ditambah ke terminal VCC IC, satu adalah elektrolitik dan yang lain adalah keramik, dan nilai kondensasi biasanya sedikit lebih daripada 100 kali berbeza. Ia adalah bahawa titik frekuensi resonans dua kondensator berbeza diverged untuk jarak tertentu, yang baik untuk penapis frekuensi sedikit lebih tinggi serta penapis untuk frekuensi lebih rendah.

Figure 2: Electromagnetic Compatibility (EMC)_High-frequency equivalent circuit diagram of wire

Karakteristik yang sama dengan frekuensi tinggi kabel atau wayar PCB (seperti yang dipaparkan di at as), tidak kira-kira frekuensi tinggi dan rendah, resistensi wayar adalah objektif hadir, tetapi untuk induktan wayar, ia hanya boleh diketahui pada frekuensi yang lebih tinggi. Selain itu, terdapat kondensator yang disebarkan. Namun, apabila tiada konduktor di dekat wayar, konduktor yang disebarkan ini tidak berguna. Dua konduktor diperlukan untuk bermain perannya.

Karakteristik induktan dan resistensi adalah relatif mudah untuk dipahami dan tidak akan dijelaskan. Namun, ciri-ciri yang sama dengan frekuensi tinggi cincin magnetik dan kacang magnetik perlu disebut, kerana cincin magnetik menyerap kesan pada pulsasi frekuensi tinggi sama dengan prestasi induktor, jadi ia sering dianggap sebagai ciri-ciri induktif, tetapi sebenarnya ia salah. . Cincin magnetik adalah karakteristik perlawanan, tetapi perlawanan ini agak istimewa. Nilai resistensinya adalah fungsi frekuensi R( f). Dalam kes ini, apabila isyarat dengan perubahan frekuensi tinggi melewati kacang magnetik, perubahan frekuensi tinggi akan disebabkan oleh I2R menghasilkan panas dan mengganggu proses perubahan tenaga elektrik-magnetik-tenaga panas. Oleh itu, apabila ada perubahan kuat di wayar, cincin magnetik akan merasa hangat kepada sentuhan.

Yang di atas ialah pengetahuan asas kompatibilitas elektromagnetik (EMC) utama dalam pemikiran frekuensi tinggi. Selepas memahami pengetahuan kompatibilitas elektromagnetik (EMC), banyak soalan desain mempunyai jawapan. contohnya:

1. Mengapa dua kondensator dipasang pada terminal VCC IC, satu kondensator elektrolitik dan satu kondensator keramik? Kerana ciri-ciri yang sama dengan frekuensi tinggi kondensator, sambungan siri induktan utama dan kondensator menyebabkan impedance komprensif berubah dengan frekuensi. Pada titik frekuensi WL= (1/WC), ia adalah titik dengan impedance yang paling kecil (seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah). Lagipun, kedua-dua kondensator mempunyai titik penghalang minimum mereka sendiri, berdasarkan titik frekuensi yang berbeza, untuk menyediakan semasa untuk keperluan bekalan kuasa IC dalam julat frekuensi yang berbeza.

Figure 3: Electromagnetic compatibility (EMC)_ICimpedance-frequency characteristic diagram of decoupling capacitor

2. Kabel tanah bangku kerja elektrostatik menggunakan tali pinggang tembaga lebar dan jaringan wayar logam tub kulit ular selain daripada kabel tanah bulat kuning-hijau. Induktan laluan kabel tanah bulat terlalu besar, yang tidak menyebabkan elektrik statik frekuensi tinggi. Lepaskan muatan listrik.

3. Jarak antara kabel dan kabel tidak seharusnya terlalu dekat, jika tidak ia akan menyebabkan salib bercakap antara kabel isyarat kerana kapasitas yang disebarkan wayar. Sudah tentu, sambungan wayar isyarat ke wayar tanah lebih baik untuk dekat. Dengan cara ini, gangguan yang berubah pada garis isyarat boleh mudah dilepaskan ke garis tanah.

Untuk jurutera elektronik, jika peranti elektronik dianggap sebagai sirkuit kombinasi frekuensi tinggi, reka kompatibilitas elektromagnetik (EMC) akan lebih sempurna.