Elektronik tasarım - EMC hızlı devrelerin analizi ve tasarımı

Elektromagnetik uyumluluğu, elektrik, elektronik sistemler ve ekipmanlar özel bir elektromagnet çevresinde belirtilen güvenlik sınırlarının içinde bir düzey seviyesinde çalıştığı zaman dışarıdaki elektromagnet araştırmaları yüzünden bozulamaz veya bozulamaz performansına zarar vermeyecektir. Aynı zamanda, bunların üretilen elektromagnet radyasyonu doğrulama sınırı seviyesinden daha büyük değil ve diğer elektronik ekipmanların veya sistemlerin normal operasyonuna etkilemeyecek, bu yüzden ekipmanlar ve ekipmanlar, sistem ve sistem arasındaki araştırma olmayan amacını ulaştırmak için ve güvenilir olarak birlikte çalışmak için.

1 Elektromagnetik uyumluluğun faktörleri

(1) Saldırı sıcaklığı özellikleri. Dijital devre içinde, dirençlerin ana fonksiyonu, a ğırlığı sınırlamak ve sabit bir seviye belirlemek. Yüksek frekans devrelerinde, dirençlerin her iki tarafında bulunan yüksek frekans parazitik kapasitesi normal devre özelliklerine zarar verecek. Aynı direnişliğin pinin incelemesi devrelerin EMC'nin büyük etkisi var.

(2) Kapacitörün frekans özelliği. Kapacitörler genelde güç otobüsünde kullanılır. Dönüştürme, geçme ve sabit bir DC voltaj ve akışını sağlıyorlar. Fakat yüksek frekans devrelerinde, devreğin operasyon frekansiyonu kapasitörün kendi rezonans frekansiyonunu aştığı zaman, parazitik indukansiyonu kapasitörün etkileyici bir özellik olarak davranmasını sağlayacak, bu yüzden orijinal fonksiyonunu kaybederek devreğin performansını etkileyebilir.

(3) Induktan sıcaklık özellikleri. Induktör PCB'de EMI kontrol etmek için kullanılır. Dört çalışma frekansı arttığında, indukatörün ekvivalent engellemesi frekans arttığıyla arttırılacak. Dönüşte çalışma frekansı indukatörün çalışma frekansiyonun üst sınırını aştığında, indukatör devre normal işlemine etkileyecek.

(4) kablo frekans özellikleri. PCB'deki izler ve komponentlerin önderli kabloları parazitik indukatörler ve kapasiteler var. Bu parazitik indukatörler ve kapasiteler kabloların frekans özelliklerine etkileyecek. Bu, komponentler ve kablolar arasındaki rezonans sebebi olabilir ve kablolar elektromagnet etkilenmesine neden oluyor. Önemli transmit anteni. Genelde kablo, düşük frekans grubunun ve yüksek frekans grubunun düşük frekans grubunun dirençlik özelliklerini gösterir. Bu yüzden, PCB üzerinde, kablo uzunluğu genellikle elektromagnet interferinin kaynağı olmasını engellemek için çalışma frekansiyonun dalgasının yirmi yüzünden daha az olması gerekiyor.

(5) Statik elektrik. Elektrotatik patlama sorunu elektronik ürünlerin büyük bir kamu tehlike haline geldi. Bu ürüne daimi hasar olabilir. Bu yüzden ürün tasarımında elektrostatik koruma ölçülerine uygun uygulanmalıdır. Genelde kullanılan antistatik ölçüler, antistatik maddeleri seçmek, elektrik izolasyon ölçülerini kabul etmek, ürünlerin izolasyon gücünü geliştirmek ve iyi elektrostatik korumak katları ve taşıma kanallarını ayarlamak dahil.

(6) Güç temsili. Name Yüksek frekans güç temsilcilerini değiştirme ve güç sistemi yüklerinin sürekli arttırmasıyla, ürünlere elektrik temsil etkisinin problemi yavaşça EMC ürünlerin özelliklerine etkileyen önemli bir faktör oldu. Bu yüzden, müdahale edilebilir hassas bir ekipman direkten AC elektrik tasarımı kullanmadı ama DC elektrik tasarımına değiştirdi. Bu sistemin karmaşıklığını ve maliyetini arttırmasına rağmen sistemin stabiliyetini etkili olarak geliştirdi.

(7) Şimşek ve şimşek. Işıklar aslında pozitif ve negatif yükleri neutralize eden güçlü elektrostatik patlama sürecidir. Güçlü elektromagnetik pulsler çeşitli elektronik aygıtlarına zarar vermenin en önemli nedeni. Elektronik ekipmanlara yıldırımın etkisi doğrudan yıldırım ve etkisiz yıldırım içeriyor. Bugünlerde, çeşitli evdeki elektronik aygıtlar genellikle doğru yıldırım için mantıklı değildir, fakat hâlâ şimşekten yaralanmış hasarlar için mantıklı. Elektronik ekipmanların güvenli operasyonunu sağlamak için elektronik ekipmanlar yıldırım saldırılarından korunmalıdır. Genelde kullanılan yıldırım koruması ölçülerinde yıldırım parçalarının yerleştirilmesi, yıldırım tutuklayıcılarının yerleştirilmesi ve yıldırım koruması kablosu vardır.

Elektromagnetik uyumluluğunun 2 elementi

Teorjik ve pratik araştırmalar, karmaşık bir sistem veya basit bir cihaz olmasına rağmen, her elektromanyetik araştırmaların üç temel şartları uygulaması gerektiğini kanıtladı: belirli bir araştırma kaynağının varlığı, müdahale ile tamamen bağlantı kanalı ve araştırılmış objenin cevabını.

2. 1 Elektromagnetik araştırma kaynakları

Elektromagnetik araştırma kaynağı elektromagnet araştırmalarını üreten her elemente, aygıt, ekipman, sisteme veya doğal fenomene yönlendirir. Yüksek frekans devreleri elektromagnetik araştırmalarına özellikle hassas, bu yüzden elektromagnet araştırmalarını bastırmak için çeşitli ölçüler alınmalıdır. Teorik ve deneysel analiz aracılığıyla, yüksek frekans devrelerinde, elektromagnet araştırmaları genellikle de aşağıdaki bölgelerden gelir.

(1) Aygıt operasyonundan ses arayüzü

(A) Dijital devreler çalıştığında Elektromagnetik araştırma oluyor.

(B) Sinyal voltajı ve akışının değişikliklerinden sebep olan elektromagnetik alan araştırmaları.

(2) Yüksek frekans sinyal sesi arayüzü

(A) Kıssız konuşma: Bir sinyal transmis kanalı üzerinde yayıldığında elektromagnet bağlantısı yüzünden yakın bir transmis hattı üzerinde istemeyecek bir etki vardır. İlişkilendirilmiş sinyal belli bir bağlantı voltaj ve bağlantı akışından injeksi edilmiş görünüyor. Çok fazla karışık konuşma devre, zamanın geçirmesi ve sistemin normalde çalışmasına neden olabilir.

(b) Kaybı geri dön: kablolarda ve iletişim ekipmanlarında yüksek frekans sinyali gönderdiğinde, eşsiz dalga impedansı ile karşılaştığında sinyali gösterecek. Bu refleks sadece sinyal kaybını artırmayacak, ama transmission sinyalini dağıtmak da transmission performansına büyük bir etkisi var.

(3) Güç teslimat sesi araştırmaları

PCB'deki güç teslimatı sesi genellikle güç teslimatı tarafından oluşturduğu gürültü ya da rahatsızlık tarafından oluşturduğu gürültü sesinden oluşturulmuş. Bu genellikle 1 olarak gösterilir. güç sağlamının kendisi tarafından kaynaklanmış gürültü dağıtıldı; 2. ortak mod alanın araştırması; 3. Farklı mod alanın araştırması; 4. çizgi-çizgi Interference; 5. Elektrik hattı bağlantısı.

(4) Yer sesi araştırmaları

Yer kablosunda dirençlik ve engellenme yüzünden, şu and a yer kablosundan geçtiğinde voltaj düşürmesi oluşturulacak. Aktual yeterince büyük veya operasyon frekansı yeterince yüksek olduğunda, devre karıştırmak için voltaj düşürmesi yeterince büyük olacak. Yer kablosu tarafından sebep olan gürültü araştırmaları genellikle yeryüzü döngüsü araştırmalarını ve ortak impedans bağlantısı araştırmalarını içeriyor.

(A) Yer döngüsü araştırmaları: Çeşitli fonksiyonel birimler yeryüzünde kablo ile bağlanıldığında, yeryüzündeki kablo yeterince büyük ise, aletler arasındaki bağlantı kablo üzerinde voltaj düşürmesi oluşturulacak. Çeşitli devreler arasındaki dengelenmeyen elektrik özellikleri yüzünden her kabla akışı farklı olacak. Bu yüzden devre etkileyecek farklı bir mod voltaj oluşturulacak. Ayrıca, dışarıdaki elektromagnet alanı da yeryüzü dönüşünde akışını da etkileyebilir, araştırma sebebi olabilir.

(b) Ortak impedans bağlantısı müdahalesi; Çeşitli fonksiyonel birimler aynı yeryüzü kabloları paylaşırken, yeryüzü kabloların impedansı olması yüzünden, her birimin toprak potansiyeli birbirine karşılaştırılacak, bu da her birimin sinyalleri arasında araştırma sebebi olacak. Yüksek frekans devrelerinde devre yüksek frekans bir çalışma durumda ve yeryüzü inpleksiyonu sık sık büyük. Bu sırada, ortak impedans bağlantısı müdahalesi özellikle açık.

Ortak impedans bağlantısını yok etmek için iki yol var: birisi ortak toprak parçasının impedansını azaltmak, bu yüzden ortak toprakta voltaj da azaltılması ve bu yüzden ortak impedans bağlantısını kontrol etmek. Başka bir yöntem, doğru yerleştirmek üzere birbirlerine karıştırmak kolay olan devrelerin ortak temel alanından kaçırmak. Genelde yüksek ağırlı devreler ve zayıf devreler ve dijital devreler ve analog devrelerin ortak temel alanından kaçın. Daha önce bahsettiği gibi, yeryüzündeki kabloların impedansını azaltmanın temel problemi, yeryüzündeki kabloların etkisini azaltmak. Bu, yeryüzü kablosu olarak düz bir yönetici kullanarak, yeryüzü kablosu olarak uzak bir sürü paralel yönetici kullanarak bulunuyor. Çift katı tahtasında basılı devre tahtaları için yeryüzü kablo a ğı yerleştirmek yeryüzü kablo impedansı etkili olarak azaltır. Çoklu katı tahtasında, yeryüzü kablosu özel katı küçük bir impedans var ama devre tahtasının maliyetini arttıracak. Doğru yerleştirme üzerinden ortak impedansından kaçırmak için temel yöntemi paralel bir nokta yerleştirmesi. Parallel yerleştirmenin zorluğu çok fazla temel kablo var. Bu yüzden pratik olarak tüm devreler tek nokta yerleştirmesi ile paralel bağlanması gerekmiyor. Daha az karşılaştığı müdahale alan devreler için seride tek nokta temel alan kullanılabilir. Örneğin, devreler güçlü sinyal, zayıf sinyal, analog sinyal, dijital sinyal ve benzer devrelerin içinde bir nokta yerleştirilmesi ve farklı türlerin devreleri için paralel olarak tek nokta yerleştirilmesi üzere klasifik edilebilir.

2.2 Birleşme kanalı yasaklama

Yüksek hızlı devrelerde elektromagnet interferinin ana bağlantı kanalları radyasyon bağlantısı, yönetim bağlantısı, kapasitet bağlantısı, etkileyici bağlantısı, güç bağlantısı ve yer bağlantısı içeriyor.

Radyasyon bağlantısı için, ana baskı yöntemi, sağlıklı objekten araştırma kaynağını etkili olarak ayırmak için elektromagnetik kalkanı kullanmak.

İşletici bağlantı için, ana metodu sinyal düzenleme sırasında yüksek hızlı sinyal hatlarının yönünü düzenlemektir. İçeri ve çıkış terminalleri için kullanılan kablolar, sinyal geri vermesi veya karışık konuşmadan kaçınmak için mümkün olduğunca kaçınmalıdır. İki paralel kablo arasında onları izole etmek için yer kablo eklenebilir. Dışarı bağlantı sinyal çizgileri için giriş lideri mümkün olduğunca kısayılmalı ve giriş sonu impedansı arttırmalıdır. Analog sinyal girdi çizgisini korumak en iyisi. Tahtadaki sinyal kablosunun engellemesi eşleşmediğinde sinyal refleksiyonu neden olur. Bastırılmış kablo uzun sürdüğünde devre indukatörü bozulma ve oscilasyona sebep olacak. Sıradaki korkunç dirençlerini bağlayarak (dirençlik değeri genellikle 22～2 200 hm ve tipik değeri 470 hm), oscilasyon etkili olarak bastırılabilir, karşılaşma yeteneğini geliştirebilir ve dalga formu geliştirebilir.

Induktan ve kapasitenin birleşme aracılığı için bu iki tarafı bastırmak için kullanılabilir: birisi, uygun komponentleri, induktans ve kapasitet için, farklı komponentlerin frekans özelliklerine göre seçilmeli ve diğer komponentlere göre, farklı komponentlerin frekans özelliklerine göre seçilmeli. Küçük parazitik inceleme ve kapasite sahip bir cihaz seçin. Diğer taraftan, düzenleme ve düzenleme mantıklı olarak gerçekleştirilmeli ve uzak uzak paralel düzenleme mümkün olduğunca kaçınmalıdır. Elektrik bağlantı noktaları arasındaki dönüş en kısa olmalı. Sinyal köşeleri (özellikle yüksek frekans sinyali) hatlarının 45 derece yönünde ya da devre ya da devre şeklinde tasarlanmalı ve 90 dereceden az ya da eşittir bir a çıda çizelmemeli. Yönlendirici yönlendirme kabloları, parazitik kapasitesini azaltmak için perpendikul, oblik veya kıvrılmış izlerin formunu alır. Şifreler ve pinler arasındaki ilk kısa sürece, daha iyi ve çoklu şişeler paralel olarak düşünebilir. Ya da aynı etkinliği azaltmak için küçük vüyalar. Komponentler paketlerini seçtiğinde standart paketler paket uyumsuzluğu yüzünden gelen impedans ve parazitik indukatörünü azaltmak için seçilmelidir.

Güç birleşmesi ve toprak birleşmesi için ilk dikkat, güç çizgisini ve toprak çizgisini düşürmek için ve ihtiyaç olan ölçüler ortak impedans, karşılaştırma ve refleks nedeniyle dalga formu bozukluğu ve oscilasyon için alınmalıdır. Her integral devreğin enerji ve yerel kabloları arasındaki bypass kapasitelerini değiştirme akışının yolunu kısaltmak için bağlayın. Elektrik çizgi ve toprak çizgi bir çizgi şeklinde tasarlanmıştır. Çünkü ağ biçimi devre dönüsünü önemli kısayabilir, çizgi impedansını azaltır ve araştırmayı azaltır. Birçok integral devreler basılı devre tahtasında kurulduğunda, bazı komponentler büyük sayıları güç tükettiğinde, yeryüzü kabının büyük bir potansiyel farklılığı oluşturduğunda, ortak bir impedans interferansı oluşturduğunda, yeryüzü kabını kapalı bir döngü olarak tasarlamak tavsiye edilebilir. Bu, muhtemelen Zavallı olmayan, daha yüksek gürültü toleransıyla daha fazla İşleri mümkün olduğunca kısayılmalı, ve her bütün bütün devre alanı, devre tahtasının giriş yerine en kısa mesafede, basılı teller tarafından oluşturduğu örgütleri azaltmak için bağlı olmalı. Yer kablosu ve elektrik kablosu devre tahtasının sesli toleransiyonunu geliştirmek için veri gönderme yöntemi ile aynı yönde tutun. Çok katı basılı devre tahtalarını kullanmaya çalışın, toprak potansiyel farklığını azaltmak ve elektrik hatlarının impedance ve sinyal çizgileri arasındaki karışık konuşmayı azaltmak için. Çoklu katı tahtası ve iki taraflı tahtalar kullanılması gerektiğinde, toprak kabı mümkün olduğunca genişletilmeli. Genelde yeryüzü kabloları, kablodan geçmek için 3 kat daha kalın olmalı. Mümkün olduğunca ortak güç çizgi ve toprak çizgi yazılmış masanın her iki tarafındaki kenarında dağılır. 1,01ÖlÇ'nin bir tantalum kapasitesini çözülmek için elektrik otobüs eklentisine bağlayın ve 0,01ÖlÇ'nin yüksek frekans keramik kapasitesini 0,01ÖlÇ'ye eşleştirin kapasitesine bağlayın.

2.3 Duyarlı nesneleri koru

Duyarlı nesnelerin koruması genellikle iki tarafta odaklanıyor. Bir taraftan, duyarlı nesneler ve elektromagnet araştırmaları arasındaki kanal kesilir. Diğeri duyarlı nesnelerin duyarlılığını azaltmak.

Elektronik aygıtların duyarlığı iki taraflı kılıç. Tek taraftan, kullanıcılar elektronik cihazların sinyaller alma yeteneğini geliştirmesini istiyor; Diğer tarafından, yüksek duyarlık da gürültü tarafından etkileneceklerini anlamına geliyor. Bu yüzden elektronik ekipmanların duyarlığı özel şartlara göre belirlenmeli.

Analog elektronik ekipmanlar için genellikle kabul edilen metod, düşük ses devrelerini tasarlamak, bandwidth azaltmak, interferans transmisini bastırmak, balanslama girdi, araştırmaları bastırmak ve yüksek kaliteli elektrik temsillerini seçmek gibi tercih edilmiş devreler kullanmak. Bu yöntemler tarafından elektronik ekipmanların elektromanyetik araştırmalarına karşı duygusallığı etkili olarak azaltılabilir ve ekipmanın karşı araştırma yeteneğini geliştirebilir.

Dijital elektronik ekipmanlar için çalışma indeksi izin verirken yüksek DC gürültü toleransı olan dijital devreler kullanılmalı. Örneğin, CMOS dijital devrelerin DC gürültü toleransı TTL dijital devrelerinden çok daha yüksektir; Eğer indeks izin verirse, düşük değiştirme hızı ile dijital devre kullanmaya çalışın, çünkü değiştirme hızı daha yüksektir, voltaj ya da kaynaklı değişiklikleri daha hızlı ve devreler arasındaki bağlantı aracılığı üretmek daha kolay; Yer altında devrede kabul edilebilir, sınır voltasyonu mümkün olduğunca arttırmalıdır ve sınır voltasyonu devre önünde voltasyon bölücüsü veya voltasyon düzenleyici tüpü ayarlayarak arttırmalıdır; yük impedans uygulama yöntemi, sinyal çizgisinin dalga impedansı ile eşit olsa bile dijital sinyal transmisini yok etmek için kabul edilir. İşlemde refraksyon ve refraksyon yüzünden bozulma. Normal koşullarda, hassas nesnelerin koruması, araştırma kaynaklarının koruması ve bağlantı kanallarının bastırılması ile birlikte kullanılması gerekiyor, ve tekrarlanan deneyler gerçek durumlara göre en iyi koruma etkisini elde etmek için gerçek durumlara uygun.

Toplaştırma

Elektromagnetik uyuşturucu analizi ve yüksek hızlı devre tahtalarının tasarımı çok sistemsel bir çalışma ve bir sürü çalışma deneyimi toplaması gerekiyor. Elektromagnetik uyumlu tasarım elektronik sistemlerin fonksiyonları ulaştırabileceğinin ve tasarım göstericilerinin karşılaştırabileceğinin anahtarlarından biridir. Elektronik sistemlerin karmaşıklığı arttığı ve çalışma frekanslarının arttığı sürece elektronik tasarımdaki elektromanyetik uyumluluğu tasarımın pozisyonu daha ve daha önemli olacak. Daha önemli.