Технология PCB - Руководство по проектированию печатная плата

Все электронные печатная плата спроектированы таким образом, чтобы позволить или даже усилить поток электронов для достижения определенных целей производительности. Электрический ток по замкнутому пути создает магнитное поле,которое проецируется наружу и перпендикулярно потоку тока. Электромагнитные помехи (ЭМИ) возникают, когда вблизи места происшествия находятся электронные компоненты или пути сигнала. Для многих конструкций PCBA, особенно высокоскоростных плат,контроль количества EMI является основным соображением,которое должно быть полностью управляемым. Для монтажных плат с элементами классификации радиаторов распространенным методом является реализация конструкции фильтра EMI. Несмотря на то,что фильтр эффективен, как дизайнер платы,знание других руководств по проектированию PCB,которые уменьшают EMI, является инструментом, который вам, возможно, придется использовать часто. 

EMC и EMI:в чем разница?

Большинство PCBA не единственное электронное или электрическое оборудование в продукте. Поэтому, прежде чем мы углубимся в проблему одноплатного EMI, полезно понять проблему EMI на макроуровне или системном уровне. Подобно тому, как электромагнитная энергия излучается из одного компонента, проводника или следа,она также излучается из самой платы в окружающую среду;Если раньше вы не ставили гауссометр рядом с PCB, вы получите показания.Когда несколько пластин тесно связаны друг с другом,важно достичь электромагнитной совместимости или EMC.

EMC можно рассматривать как достижение приемлемой гармонии или равновесия между электромагнитными компонентами, что делает помехи минимальными или, по крайней мере, достаточно низкими,чтобы не препятствовать нормальной работе.К сожалению, устранить все EMI еще невозможно;Тем не менее, получение EMC является. EMI на самом деле является любой помехой от электромагнитного источника,как правило,относится к помехам для одного PCBA.Эта классификация достаточна для изучения проблемы, поскольку минимизация EMC на платах и из плат помогает EMC в операционной среде плат.

Откуда берется PCB EMI?

Электромагнетизм охватывает неограниченный диапазон частот и практически повсеместно. Кроме того,как показано на рисунке ниже,он производится многими инструментами, оборудованием и продуктами, которые мы используем каждый день.

Электромагнитный спектр

При наличии электрического тока возможны электромагнитные помехи. Для PCBA источники EMI можно разделить на одну из следующих категорий:

(1) Элемент

Электронные компоненты и компоненты — особенно высокомощные устройства, такие как процессоры, FPGAs, усилители, передатчики и антенны — могут оказывать значительное влияние на EMI. Кроме того, переключатели могут создавать разрушительные помехи.

(2)Сигнал и след

EMI также может генерироваться по следам или в точках pin и коннектора. Например, несбалансированная дифференциальная парная маршрутизация может привести к ослаблению сигнала и отражению вдоль пути передачи, что может серьезно повлиять на целостность сигнала или способность точно идентифицировать сигналы, что приведет к ошибочному поведению схемы. Кроме того, из-за случайной пропускной способности может образоваться нежелательная связь между траекторией сигнала и плоскостью заземления.

(3)Внешний источник информации

Если плата слишком близко к источнику излучения (может быть, другая плата или компонент), EMI может быть введен в PCBA. Вибрация или движение другого оборудования или оборудования в среде платы может также приводить к появлению гармонических составляющих. Очевидно, что устранение всех потенциальных источников Эми является сложной задачей. К счастью, для сведения к минимуму шума и достижения EMC могут быть разработаны руководящие принципы по проектированию ПХД для снижения EMI.

(4) Лучшее руководство по проектированию PCB для снижения EMI

Понимание источников EMI, которые могут повлиять на совет директоров, имеет решающее значение для разработки стратегий, которые уменьшают постоянную угрозу производительности PCBA. Кроме того, с точки зрения источника EMI, разработка набора руководств по проектированию PCB для уменьшения EMI может быть хорошим местом для минимизации подхода к конкретному источнику.

(5) Снижение EMI компонентов

Как упоминалось ранее, компоненты могут быть основным источником электромагнитного излучения, которое не только влияет на работу автомобиля, но и повреждает внешние PCBA и электронные схемы. Поэтому определение мер по смягчению их негативных последствий (перечисленных ниже) имеет решающее значение для хорошего руководства по снижению EMI.

Как снизить ЭМИ компонентов?

(1) По возможности выбирайте компоненты с низким энергопотреблением.

Один из крупнейших генераторов EMI на монтажной плате - это компоненты, которые требуют большого количества электроэнергии. С усилиями по снижению энергопотребления часто можно найти альтернативы, которые не приносят в жертву функциональность или качество.

(2) Изолировать различные типы компонентов

Хорошая практика проектирования заключается в том, чтобы всегда объединять компоненты, которые обрабатывают один и тот же тип сигнала. Например, цифровые элементы должны быть близки к другим цифровым элементам и изолированы от аналогового оборудования.

(3) Использование PCB ограждения

Другим инструментом уменьшения EMI является инкапсуляция компонентов или подсистем в заборе; Например, защитное кольцо PCB и клетка Фарадея. Это также может эффективно уменьшить излучение окружающей среды вокруг платы.

(4) Применение технологии охлаждения

Для электронных компонентов энергия производит тепло. Таким образом, высокоэффективные радиаторы и отверстия могут значительно помочь уменьшить EMI. В дополнение к снижению EMI компонентов, способ работы трассировки также сильно влияет на EMI платы.

(5) Поддержание достаточного промежутка имеет решающее значение для минимизации EMI

Как уменьшить EMI от сигналов и самолетов?

(1) Оставьте достаточное пространство между сигнальными следами

Наиболее важным фактором уменьшения Эми между следами является расстояние или разрыв. Следуйте рекомендациям вашего уп, которые должны быть основаны на стандартах IPC.

(2) Убедитесь в Том, что разрывные и обходные конденсаторы заземлены

Трудно избежать случайных возможностей; Однако его воздействие можно уменьшить путем установки конденсатора как можно ближе к штырьку.

(3) Используйте хорошую фильтрацию EMI

Большинство конструкций, особенно в тех случаях, когда используются цифровые сигналы, включают устройства переключения, которые приводят к искажению сигналов. В этих случаях лучшим способом улучшить достоверность сигнала является фильтрация.

(4) Минимизировать длину пути возврата

Наземный цикл должен быть как можно короче.

(5) Убедитесь, что дифференциальные следы одинаковы

Для дифференциальных траекторий сигнала пары трасс должны отражать друг друга. Это включает длину трассировки, вес меди и постоянный интервал. При необходимости зигзаги следует использовать для поддержания длины и расстояния между ними.

(6) Избегать острых углов

При монтаже следует использовать закругленные края вместо острых углов, что может привести к отражению в результате характерной модификации сопротивления.

(7)Не ставить проводительные слои рядом друг с другом

Никогда не следует помещать два проводящих слоя бок о бок в стопку PCB. Лучше всего разделить их на земле.

(8)Осторожно разделите плоскость земли

Лучше всего использовать отдельные участки для разных типов сигналов. Однако, если вы используете разделительную плоскость земли, убедитесь, что вы используете одну точку, чтобы объединить землю. Макет ПХД (включая его штамп) очень важен для обеспечения хорошей целостности сигнала и сокращения Эми. Однако, если внешние EMI не будут рассмотрены, любой набор руководящих принципов по проектированию ПХД для сокращения EMI будет неполным.

(9) Избегать внешних EMI

Минимизация внешних EMI очень важна для целостности сигнала и работы схемы на плате и EMC среды установки PCBA. Меры, которые могут быть приняты, включают следующее.

Как сократить Эми из внешних источников

Как сократить Эми из внешних источников?

(1) Используйте защитный экран

Как правило, защита применяется к конкретным компонентам или подоконтурам. Они отличаются от ограждений тем, что они, как правило, изготовлены из изоляционного материала и размещены на верхней части деталей или полностью окружают их.

(2)Использовать в корпусе

Камера обычно рассматривается в качестве предохранительного устройства. Вместе с тем камера может также эффективно защищать плату от обломков и Эми от внешних источников.

Все рассмотренные выше руководящие принципы проектирования плат для компонентов, компонования и внешних источников могут эффективно минимизировать EMI на плате и способствовать EMC рабочей среды платы. Однако, насколько это необходимо, зависит от вашего дизайна, его функциональности и целей производительности. Поэтому вы должны стремиться оптимизировать свой дизайн, чтобы уменьшить EMI, предпочтительно используя инструменты анализа (такие как PSpice Cadence). печатная плата