PCB Блог - Конструкция защиты от помех высокоскоростных цифровых печатных панелей поездов

В нем подробно описаны проблемы, на которые следует обратить внимание при проектировании высокоскоростных цифровых печатных плат, а также то, как высокоскоростные цифровые схемы влияют на бортовые системы поездов, и причины этих последствий. Следует использовать несколько подходов. Практика доказала, что схемы, разработанные этими методами, могут значительно улучшить антиинтерференционные свойства продукта. При непрерывном развитии науки и техники поезд также развивается с высокой скоростью, высокоскоростные цифровые схемы постепенно используются в бортовой системе поезда. В поезде много источников помех, в том числе различные трансформаторы, вентиляторы, приёмные луки, воздушные компрессоры и другие электромагнитные помехи, влияющие на нормальную работу высокоскоростных цифровых схем в поезде. Кроме того, для обеспечения комфорта среды езды и рабочей среды автомобиль также оснащен кондиционером, электрическим обогревателем, вентилятором и другим электрическим оборудованием, которое также производит электромагнитное излучение извне, влияя на нормальную работу высокоскоростных цифровых схем. Поэтому в такой сложной обстановке в поезде особенно важно обеспечить надежность высокоскоростных цифровых сигналов. Если эти проблемы не будут решены должным образом, это приведет к многочисленным ситуациям, таким как искажение сигнала, ошибка времени и нестабильность системы, что приведет к неизмеримым потерям. Чтобы обеспечить нормальную работу таких систем, как связь и управление поездом, антиинтерференционная конструкция оборудования столь же важна, как и функциональная конструкция. В начале проектирования необходимо учитывать подавление помех цифровых схем, иначе будет трудно удовлетворить требования к помехам высокоскоростных цифровых схем. Поэтому необходимо улучшить помехоустойчивость цифровых плат, уменьшить излучение цепей и избежать устранения помех плат после завершения проектирования.

Существует три основных способа формирования помех способами помех: источник помех, путь связи и чувствительный источник. 1.1 помехи на ПХБ - плате интерференционной связи в основном включают гомомольные и дифференциальные помехи. Дифференциальные помехи генерируются контуром сигнала, а конформные помехи генерируются конформным током на кабеле. Для печатных плат это в основном относится к их дифференциальным помехам, поскольку частотный диапазон интерференций дифференциальных мод - это весь диапазон частот, занятый сигналами схемы. Различные помехи влияют на нормальную работу системы. Основным способом уменьшения помех дифференциального модуля является минимизация длины линии следа и уменьшение площади контура сигнала во время проводки. 1.2 Способ создания источника помех на панели PCB Основными причинами различных типов помех в высокоскоростных цифровых схемах являются частота шума, присущая самому источнику питания, и различные изменения во внешних di / dt и du / dt Схема. Различные конденсаторные и индуктивные нагрузки на линии, поэтому, когда сигнал прыгает, возникают пики, образующие шум, который проходит по цепи через электрический контур каждой схемы, поэтому собственный шум источника питания и различные шумы, вызванные высокоскоростным цифровым преобразованием. Десвязи и фильтрация являются лучшими способами подавления шума, создаваемого самой схемой или различными типами мутирующих сигналов. 1.3 Чувствительный источник высокоскоростных цифровых сигналов на PCB - панелях относится главным образом к объектам, подверженным внешним помехам, таким как A / D, D / A - преобразователи, логические контроллеры, микроконтроллеры, кристаллические генераторы, цифровые IC, Стабильность этих устройств напрямую связана со стабильностью и точностью работы системы платы. Поэтому необходимо обеспечить надлежащую защиту этих чувствительных источников и повысить их помехоустойчивость. Улучшение антиинтерференционных мер PCB - панели 2.1 Основным способом уменьшения цепи связи и уменьшения связи является уменьшение площади контура сигнала, в том числе наземной линии, источника питания, Следует в первую очередь решить проблему чувствительных источников сигнала и края монтажной платы. 1) Уменьшение сопротивления линии заземления и контура связи питания является основной причиной шума линии заземления на монтажной плате, поэтому сопротивление линии заземления должно быть сведено к минимуму, можно заземление с помощью заземления или сетки. Для высокоскоростных цифровых монтажных плат следует использовать многослойные платы для уменьшения площади кольца, средний слой должен использоваться в качестве источника питания или заземления, а расстояние между слоями, прилегающими к источнику питания, и землей должно быть как можно меньше; Каждый слой сигнала должен иметь соответствующее заземление. Площадь кольца, образованного линией сигнала и ее контуром заземления, должна быть как можно меньше. Чем меньше область кольца, тем меньше внешние помехи. Учитывая эту особенность, при разделении плоскости заземления следует учитывать распределение плоскости заземления и важных сигнальных следов, чтобы предотвратить проблемы, такие как прорезывание плоскости заземления, которая не может проходить через зону разделения между плоскостью заземления и плоскостью питания, чтобы предотвратить образование большого обратного потока заземления. В то же время, слой питания должен отступить от заземления примерно на 3 мм, что может подавлять более 70% помех питания. 2) Уменьшить цепь связи сигнала чувствительного источника для чувствительных сигналов, таких как периодические сигналы, такие как сигналы часов, аналоговые сигналы и сигналы низкого порядка адресной шины, помехи более сильны, Это также ключ к проектированию высокоскоростных цифровых схем. Проводка ключевых сигналов на печатных платах должна осуществляться в соответствии с принципом & quot; от & quot; до & quot; (метод сортировки: от & quot; до & quot;: аналоговый сигнал - сигнал сброса - сигнал часов - сигнал чтения и записи - высокоскоростной, радиочастотный сигнал - шина данных - адресная шина); Ключевые сигнальные провода должны быть как можно глубже внутри; Для фильтрации необходимо подключить небольшой конденсатор; Сигнальный слой может быть маршрутизирован только двумя параллельными слоями, отделенными от плоскости заземления; Сигнальные линии должны быть максимально короткими; Компоненты высокочастотного соединения на печатных платах должны быть как можно ближе к линии следа, чтобы уменьшить параметры распределения высокочастотных сигналов и электромагнитные помехи, Это повышает помехоустойчивость чувствительного источника сигнала. 3) Уменьшает контур связи на краю монтажной платы. Разумность обработки края печатной платы определяет, можно ли более эффективно подавлять внешние помехи сигнала. Для предотвращения высокоскоростных цифровых схем, проходящих через края плат и внешние помехи, их положение проводки должно строго контролироваться и должно быть как можно ближе к внутренней части печатной платы. Сигнальные линии с такими сильными помехами, как высокочастотные, не должны достигать края пластины, чтобы предотвратить отсутствие соответствующего контура связи заземления, что приводит к утечке внешних помех сигнала. 2.2 Подавление источников помех подавляет источники помех, чтобы свести к минимуму влияние источников помех du / dt и di / dt. Снижение Du / DT источника помех в основном достигается путем параллельного подключения конденсаторов на обоих концах источника помех и увеличения развязки и фильтрации. Снижение di / dt источника помех в основном достигается следующими способами