Дизайн PCB - Внимание инженеров при проектировании PCB

Вопросы EMC: Внимание инженеров PCB и советы по заземлению

Подземные сегменты и передача: заземление является одним из важных средств подавления электромагнитных помех и повышения производительности ЭМС электронных устройств.

Правильное заземление не только улучшает способность продукта подавлять электромагнитные помехи, но и уменьшает внешнее излучение EMI продукта.

Смысл заземления: "заземление" электронных устройств обычно имеет два значения: во - первых, "заземление (безопасность)", во - вторых, "системная ссылка" (заземление сигнала). Заземление означает установление пути электропроводности с низким сопротивлением между системой и эталонной поверхностью потенциала.

« Соединение с Землей» основано на электрическом потенциале Земли, который находится в нулевом потенциале. Металлическая оболочка электронного оборудования, опорная точка схемы и заземление.

Подключение плоскости заземления к земле обычно требует учета следующих факторов:

Повышение стабильности работы системы цепей оборудования;

б) электростатический разряд;

С. Обеспечение безопасности персонала.

Цель приземления:

А, соображения безопасности, то есть защита заземления;

b) обеспечивает стабильную опорную точку 0 - потенциала для напряжения сигнала (сигнала или системы);

С, заземление экранного слоя.

Основной способ заземления: электронные устройства имеют три основных метода заземления: одноточечное заземление, многоточечное заземление и плавающая земля.

Инженеры PCB:

Одноточечное заземление:

Одноточечное заземление - это целая система, в которой только одна физическая точка определяется как точка отсчета заземления, к которой подключены другие точки, которые должны быть заземлены. Одноточечное заземление подходит для низкочастотных схем (менее 1 МГц). Если система работает на высокой частоте, а рабочая длина волны равна длине линии заземления системы, то метод одноточечного заземления проблематичен.

Когда длина локальной линии приближается к 1 / 4 длины волны, это похоже на терминальную линию короткого замыкания, где ток и напряжение земной линии распределены в стоячей волне, а наземная линия становится радиационной антенной, а не выполняет роль « заземления». Чтобы уменьшить сопротивление заземления и избежать излучения, длина земной линии должна быть меньше 1 / 20 длины волны. При обработке цепей питания обычно можно рассмотреть одноточечное заземление.

Для большого количества цифровых схем, используемых в платах PCB, из - за их богатой гармоники высокого порядка, как правило, не рекомендуется использовать одноточечный режим заземления.

Многоточечное заземление:

Многоточечное заземление означает, что каждое место соединения в устройстве подключено непосредственно к ближайшей к нему плоскости заземления, поэтому линия заземления имеет самую короткую длину. Многоточечная схема заземления имеет простую структуру, которая может значительно уменьшить явление высокочастотной стоячей волны на заземлении и подходит для случаев с высокой рабочей частотой (> 10 МГц). Тем не менее, многоточечное заземление может привести к образованию множества контуров заземления внутри устройства, что снижает способность устройства противостоять внешним электромагнитным полям. В случае многоточечного заземления мы должны обратить внимание на проблемы с цепями заземления, особенно при создании различных модулей и устройств между сетями.

Электромагнитные помехи, вызванные цепью заземления: идеальным заземлением должно быть физическое тело с нулевым потенциалом и нулевым сопротивлением. Однако фактическая земная линия сама по себе имеет компоненты сопротивления и реактивности, и при прохождении тока через земную линию возникает падение напряжения.

Когда электромагнитное поле связано с цепью, заземляющая линия образует контур с другими проводами (сигнальные линии, силовые линии и т. Д.), создавая индукционную электродвижущую силу в контуре заземления, которая связана с нагрузкой, создавая потенциальную угрозу EMI.

Плавание:

Плавание - это метод заземления системы заземления оборудования с наземной электрической изоляцией.

Из - за некоторых недостатков самого плавающего пространства он не подходит для больших систем в целом, и его метод заземления редко используется.

Общий принцип выбора способа заземления: для данного устройства или системы, когда длина линии передачи составляет l >, самая высокая частота, представляющая интерес (соответствующая длина волны), рассматривается как высокочастотная схема и наоборот, как низкочастотная схема.

Согласно опыту проектирования PCB, для схем ниже 1 МГц лучше использовать одноточечное заземление, а для схем выше 10 МГц - многоточечное заземление.

Для частот, расположенных между ними, одноточечное заземление может быть использовано для предотвращения связи с общим сопротивлением, если максимальная длина линии передачи L меньше / 20.