Teknik PCB - Tekan sumber gangguan elektromagnetik dalam peralatan elektronik

Pergangguan elektromagnetik berada dalam segala jenis peralatan elektronik dan elektrik, dan pelbagai peralatan elektronik dan elektrik akan lebih atau kurang mengeluarkan gelombang elektromagnetik apabila mereka bekerja, yang akan menyebabkan gangguan kepada operasi normal seluruh peralatan. Dalam rancangan produk elektronik, disebabkan pertimbangan tidak cukup kesesuaian elektromagnetik, beberapa produk elektrik dan elektronik tidak berkualifikasi. Oleh itu, penulis menggambarkan beberapa titik yang patut diperhatikan.

Sambungan tanah

Sirkuit analog dan digital mempunyai kuasa dan laluan tanah. Cuba memperluas kuasa dan garis tanah kedua-dua bahagian litar, atau guna kuasa dan lapisan tanah terpisah untuk mengurangi kekuatan kuasa dan loop tanah dan mengurangi apa-apa ketegangan yang mungkin dalam litar kuasa dan tanah.

Tanah analog dan digital bagi PCB berfungsi secara terpisah boleh disambung pada titik tunggal berhampiran titik tanah sistem. Jika tenaga bekalan kuasa sama, bekalan kuasa sirkuit analog dan digital disambungkan pada masukan kuasa pada satu titik. Jika tenaga bekalan kuasa tidak konsisten, dua sumber kuasa lebih dekat. Letakkan kondensator -1～2μf untuk menyediakan laluan untuk arus semula isyarat antara dua sumber kuasa.

Kabel tanah yang ideal adalah 0-impedance, 0-potensi entity fizik. Ia bukan hanya titik rujukan bagi isyarat, tetapi juga tidak menghasilkan titik tekanan apabila aliran semasa. Dalam peralatan elektrik dan elektronik sebenar, jenis wayar tanah ideal ini tidak wujud, dan penurunan tegangan tidak dapat dihindari apabila arus mengalir melalui wayar tanah. Menurut ini, mekanisme formasi gangguan dalam wayar tanah boleh ditakrif kepada dua titik berikut. Pertama, kurangkan impedance rendah dan impedance penghidupan kuasa. Kedua, pilih kaedah pendaratan dengan betul dan blok loop tanah. Menurut kaedah pendaratan, terdapat tanah mengapung, pendaratan satu titik, pendaratan berbilang titik, dan pendaratan bercampur. Jika gangguan garis sensitif terutamanya berasal dari ruang luar atau shell sistem, tanah mengapung boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah ini. Namun, peralatan tanah yang mengapung cenderung untuk akumulasi elektrik statik. Apabila muatan mencapai tahap tertentu, pelepasan elektrostatik akan berlaku, jadi tanah mengapung tidak sesuai untuk digunakan Untuk peralatan elektronik umum.

Keperlukan bentangan komponen PCB

Bentangan komponen sirkuit dan laluan isyarat mesti minimumkan sambungan antara isyarat tidak diinginkan:

(1) Saluran isyarat elektronik aras rendah tidak patut dekat dengan saluran isyarat aras tinggi dan garis kuasa tidak ditapis, termasuk sirkuit yang boleh menghasilkan proses sementara.

(2) Sirkuit logik kelajuan tinggi, tengah dan rendah menggunakan kawasan berbeza pada PCB.

(3) Apabila mengatur sirkuit, panjang garis isyarat patut diminumkan.

(4) Pastikan tiada garis isyarat selari yang terlalu panjang diantara papan sebelah, diantara aras sebelah papan yang sama, dan diantara kabel sebelah pada aras yang sama.

(5) Penapis gangguan elektromagnetik (EMI) sepatutnya berada sebanyak mungkin kepada sumber EMI dan ditempatkan pada papan sirkuit yang sama.

(6) Penukar DC/DC, unsur tukar dan penyesuaian patut ditempatkan sebanyak mungkin kepada penyesuaian untuk mengurangi panjang wayar mereka.

(7) Letakkan komponen yang mengatur tenaga dan kondensator penapis yang paling dekat dengan dioda penyesuaian.

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

(9) Kawalan yang sensitif kepada bunyi tidak patut selari dengan garis tukar kelajuan tinggi.

Ralat papan berbilang lapisan

Dalam reka papan berbilang lapisan, pesawat kuasa sepatutnya dekat dengan pesawat tanah dan diatur di bawah pesawat tanah. Dengan cara ini, kapasitasi diantara dua plat logam boleh digunakan sebagai kapasitator lembut untuk bekalan kuasa, dan pesawat tanah juga melindungi arus radiasi yang disebarkan pada pesawat kuasa; untuk menghasilkan pembatalan aliran, lapisan kabel patut diatur bersebelahan dengan seluruh lapisan logam garis dicetak di lapisan tengah membentuk panduan gelombang planar, dan garis microstrip dibentuk di permukaan. Karakteristik penghantaran kedua-dua adalah berbeza; sirkuit jam dan sirkuit frekuensi tinggi adalah sumber utama gangguan dan radiasi. Mereka mesti disediakan secara terpisah dan jauh dari sirkuit sensitif; Semua papan dicetak dengan tegangan tertentu akan radiasi tenaga elektromagnetik ke ruang angkasa. Untuk mengurangkan kesan ini, saiz fizik papan cetak patut 20H lebih kecil daripada saiz fizik papan mendarat terdekat, di mana H adalah permukaan dua papan cetak. jarak. Menurut saiz papan cetak biasa, 20H biasanya kira-kira 3mm,

Untuk mengelakkan salib elektromagnetik disebabkan oleh jarak relatif kecil antara dua garis dicetak, setiap jarak garis patut disimpan sekurang-kurangnya 2 kali lebar garis dicetak, iaitu, tidak kurang dari 2W, di mana w adalah lebar garis dicetak.

Tetapkan kondensator pemisahan

Kondensator pemisahan frekuensi tinggi yang baik boleh menghapuskan komponen frekuensi tinggi sebanyak 1GHZ. Kondensator cip keramik atau kondensator keramik berbilang lapisan mempunyai ciri-ciri frekuensi tinggi yang lebih baik. Apabila merancang papan sirkuit cetak, kondensator pemisahan mesti ditambah diantara kuasa dan tanah setiap sirkuit terintegrasi. Kondensator penyahpautan mempunyai dua fungsi: pada satu sisi, ia adalah kondensator penyimpanan tenaga sirkuit terintegrasi, yang menyediakan dan menyerap tenaga muatan dan membuang pada saat membuka dan menutup sirkuit terintegrasi; di sisi lain, ia melepasi bunyi frekuensi tinggi peranti.

Tekan sambungan elektromagnetik antara garis

Kurangkan kawasan loop sumber gangguan dan sirkuit sensitif. Cara terbaik ialah menggunakan wayar berpasangan berpasangan dan wayar pelindung, supaya wayar isyarat dan wayar tanah (atau sirkuit pembawa semasa) diputar bersama-sama sehingga jarak antara isyarat dan wayar tanah (atau sirkuit pembawa semasa) adalah yang paling pendek; meningkatkan jarak diantara garis membuat induksi antara sumber gangguan dan garis induksi sebanyak mungkin; jika boleh, garis sumber gangguan dan garis yang disebabkan dijalurkan pada sudut kanan (atau dekat dengan sudut kanan), yang boleh mengurangi dengan besar dua pasangan antara garis;

Cara lain untuk mengurangi bunyi dan gangguan elektromagnetik

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

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

(3) Guna jam frekuensi paling rendah yang memenuhi keperluan sistem.

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

(5) Sirkuit pemacu I/O sepatutnya hampir pinggir papan cetak yang mungkin, 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.

(6) 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.

(7) Papan cetak patut cuba menggunakan garis lipatan 45 darjah selain dari garis lipatan 90 darjah untuk mengurangi emisi luar dan sambungan isyarat frekuensi tinggi.

(8) Sinyal pemilihan jam, bas dan cip sepatutnya jauh dari garis I/O dan konektor.

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

Untuk peranti A/D, bahagian digital dan bahagian analog lebih suka bersatu daripada salib.

(10) Jangan halau wayar di bawah kristal kuarz dan di bawah peranti sensitif bunyi.

dalam kesimpulan

Dalam rancangan PCB, perlu mempertimbangkan kesan pelbagai gangguan. Rancangan lengkap boleh secara efektif simulasi gangguan elektromagnetik, pendek siklus rancangan produk, dan meningkatkan kestabilan dan kepercayaan sistem.