PCB Teknik - PCB tasarımında EMC/EMI kontrol teknolojisi

IC aygıtların integrasyonu geliştirmesi ve ekipmanların yavaş miniaturasyonu ve aygıtların hızını arttırması ile elektronik ürünlerin EMI problemi daha ciddiye oldu. EMC/EMI sistem ekipmanlarının tasarımına göre, PCB tasarımında EMC/EMI sorunlarını doğrudan yönetmek için ekipmanın en etkili ve en düşük pahalı metodu elektromagnet uyumluluğu standartlarına uygulamak için sistem ekipmanlarının en etkili ve en düşük pahalı metodu. Bu makale dijital devre PCB tasarımında EMI kontrol teknolojisini tanıtır.

EMI nesillerinin ve baskı prensipi

EMI'nin nesilleri birleşme yolundan elektromagnetik interferans kaynağı ile enerji hassas sisteme gönderilmiş. Üç temel formu içeriyor: kablo veya ortak toprak aracılığıyla, uzay aracılığıyla radyasyon veya yakın alan birleşmesi. EMI'nin tehlikeyi, elektromagnet uyumluluğu standartlarına belirtilen teknik indeksi gerekçelerini yerine getirmeyen ekipmanlar elektromagnet uyumluluğu standartlarına göre belirtilemeyecek bir şekilde yayınlanma sinyalinin kalitesini azaltarak, devre veya ekipmelere bile zarar vermeye neden oluyor.

EMI'yi bastırmak için, EMI'nin dijital devrelerin tasarımı aşağıdaki prensiplere göre gerçekleştirilmeli:

EMC/EMI teknik belirtilerine göre, göstericiler tek tahta devrelere dağılır ve farklı seviyelerde kontrol edilir.

.EMI'nin üç elementlerinden kontrol edin, yani, araştırma kaynağı, enerji birleşme yolu ve hassas sistemi, bu yüzden devre düz frekans cevabı oluşturur ve devre normal ve stabil işlemi sağlar.

Müdürün ön tarafından başlayın, EMC/EMI tasarımına dikkat et ve tasarım maliyetini azaltın.

Dijital devre PCB'nin 2 EMI kontrol teknolojisi

Eİ'nin farklı formlarıyla ilgili konuşurken, özel sorunlar detayla analiz edilmeli. Dijital devrelerin PCB tasarımında, EMI sonraki bölgelerden kontrol edilebilir.

2. 1 Aygıt seçimi

EMI tasarladığımızda, önce seçilen cihazın hızını düşünmeliyiz. Her devre içinde, eğer 5'nin yükselmesi zamanında bir cihaz 2,5'nin yükselmesi zamanıyla değiştirilirse, EMI yaklaşık 4 kere artırır. EMI'nin radyasyon şiddeti frekansların karesine eşittir. En yüksek EMI frekansı (fknee) da EMI emisyon bandwidth denir. Sinyal frekansı yerine sinyal yükselmesi zamanının bir fonksiyonu: fknee = 0.35/Tr (cihazın sinyal yükselmesi zamanı nerede Tr)

Radyasyonlu EMI'nin frekans alanı birkaç GHz ile 30MHz. Bu frekans grubunda dalga uzunluğu çok kısa ve devre masasında bile çok kısa sürüşme bir antene olabilir. EMI yüksek olduğunda, devre normal fonksiyonunu kolayca kaybeder. Bu yüzden, cihazlar seçilmesinde, devreğin performans şartlarını sağlamak için mümkün olduğunca düşük hızlı çipler kullanılmalı ve uygun bir sürücü/alıcı devre kabul edilmeli. Ayrıca, aygıtların önderliği tüm parazitik indukatörlük ve parazitik kapasitesi, yüksek hızlı tasarımda, sinyal üzerindeki aygıt paketlerinin etkisi yok edilemez çünkü bu da EMI radyasyonu oluşturmak için önemli bir faktör. Genelde SMD aygıtlarının parasitik parametreleri eklenti aygıtlarının bundan daha küçük ve BGA paketlerinin parasitik parametreleri QFP paketlerinden daha küçük.

2. 2 Bağlantıcı seçimi ve sinyal terminal tanımı

Konektör yüksek hızlı sinyal iletişimlerinde anahtar bağlantıdır. Ayrıca EMI'ye yakın olan zayıf bir bağ. Sinyal ve toprak arasındaki mesafeyi azaltmak için bağlantıcının terminal tasarımında daha fazla toprak çizgileri ayarlayabilir, bağlantıda radyasyon oluşturan etkili sinyal dönüşü alanını azaltmak ve düşük impedans dönüşü yolunu sağlayabilirler. İhtiyacı olduğunda, bazı anahtar sinyalleri yeryüzünde kaldırmayı düşünün.

2.3 Durumlu tasarım

Para izin verilen maliyetin altında, yeryüzü uçak katlarının sayısını arttırıp yeryüzüne yakın sinyal katını yeryüzüne koymak EMI radyasyonunu azaltır. Yüksek hızlı PCB için elektrik uçağı ve yeryüzü uçağı yaklaşık bir araya getirildir. Bu yüzden elektrik sağlamı engelleyebilir.

2. 4 Layout

Sinyal akışına göre, mantıklı bir dizim sinyaller arasındaki arayüzünü azaltır. EMI kontrol etmek için mantıklı düzenleme anahtar. Düzenin temel prensipleri:

Analog sinyali dijital sinyali tarafından kolayca karıştırılır ve analog devre dijital devrelerden ayrılmalı;

Saat çizgi araştırma ve radyasyonun ana kaynağıdır. Dikkatli devrelerden uzak dur ve saat çizgisini en kısa tut;

Yüksek akımlı, yüksek güç devreleri, tahta merkezi bölgesinde mümkün olduğunca kaçınmalıdır ve sıcak dağıtımı ve radyasyon etkilerini düşünmeli;

Konektör mümkün olduğunca ve yüksek frekans devresinden uzak bir tarafta düzenlenmeli;

.Girdi/çıkış devresi uyumlu bağlantıya yakın ve çözümleme kapasitörü uyumlu elektrik tasarımına yakın;

Elektrik teslimatı bölümünün düzenlemesini ve çoklu elektrik aygıtlarının elektrik teslimat bölümünün sınırından geçirmesi için uçak bölümünün etkisini etkilendirmesi için tam olarak düşünün;

.Dönüş uçağı (yol) bölüşmüyor.

2. 5 Wiring

Yüksek hızlı sinyal çizgileri transmis çizgilerinin özelliklerini gösterecektir ve imfaz kontrolü sinyal refleksiyonu, çalmayı ve EMI radyasyonunu azaltmak için gerekli.

.EMI radyasyon intensitesi ve farklı sinyallerin hassasiyeti (analog sinyal, saat sinyali, I/O sinyali, otobüs, elektrik temsili, etc.), araştırma kaynağını ve duyarlı sistemi mümkün olduğunca kadar ayrı edin ve bağlantısını azaltın.

.Saat sinyalinin izlerinin uzunluğunu (özellikle yüksek hızlı saat sinyali), vias sayısını, bölüm alanını, sonlandırmasını, fırlatma katını, dönüş yolunu, etc.

Sinyal dönüşü, yani içeri giren sinyal tarafından oluşturulan dönüşü, PCB tasarımında EMI kontrolünün anahtarı ve sürücü sırasında kontrol edilmeli. Her anahtar sinyalinin akışın yönünü anlamak için anahtar sinyali, dönüş alanının en küçük olduğundan emin olmak için dönüş yoluna yakın yönlendirilmeli.

Düşük frekans sinyalleri için, en azından dirençli yoldan akışını çıkarın; Yüksek frekans sinyallerine göre, yüksek frekans akışını en azından induktans ile yoldan geçirin, en azından dirençli yoldan değil (Figure 1'i görelim). Farklı mod radyasyonu için, EMI radyasyon intensitesi (E) şu anda, şu döngünün bölgesi ve frekansların karesi ile eşittir. (Ben şu and a, A döngü alanı, f frekansı, r döngü merkezinin uzağını ve k bir sürekli.)

Bu yüzden, minimal induktans dönüş yolu sinyal kablosunun altında olduğunda, şu dönüş alanının azaltılabilir, bu yüzden EMI radyasyon enerjisini azaltarak.

.Anahtar sinyalleri bölümlü alanı geçmemeli.

Yüksek hızlı farklı sinyal düzenlemesi mümkün olduğunca sıkı olarak bağlanmalı.

Strip çizgisinin, mikrostrip çizgisinin ve referens uçağının ihtiyaçlarına uymasını sağlayın.

Dekoplama kapasitesinin ön kablosu kısa ve geniş olmalı.

Tüm sinyal izleri mümkün olduğunca tahta kenarından uzak olmalı.

Çoklu nokta bağlantı a ğı için sinyal refleksiyonunu azaltmak ve EMI radyasyonunu azaltmak için uygun bir topoloji seçin.

2.6 Elektrik uçağının işleme bölümü

.Güç katmanın bölümlemesi

Ana elektrik uça ğında bir ya da daha fazla enerji temsilcisi varsa, her elektrik temsil alanının sürdürülmesini ve yeterli bakar buğunun genişliğini sağlayın. Bölüm çizgisinin çok geniş olması gerekmiyor, genellikle 20-50mil çizgi genişliği uzay radyasyonu azaltmak için yeterli.

Yer katının ayrılması.

Yer uçağı ayrılmaktan kaçırmak için tutulmalı. Eğer bölünmesi gerekirse, dijital toprak, analog toprak ve sesli toprak arasında ayırmak ve çıkışta ortak bir toprak noktasından dış toprakla bağlanmak gerekir.

Elektrik tasarımının sınır radyasyonunu azaltmak için, güç/yeryüzü uçağı 20H tasarım prensipine uymalı, yani yeryüzü uçağının boyutu elektrik uçağının boyutundan 20H daha büyükdür (2. Şekil görüntü) ve bu yüzden kırmızı alan radyasyon şiddetliğinin %70'e düşülebilir.

3 Başka EMI kontrol metodları

3.1 Güç sistemi tasarımı

Efekt dağıtım sisteminin frekans menzilinde fknee'den daha düşük olduğundan emin olmak için düşük impedans güç sistemi tasarlayın.

. İlişkileri kontrol etmek için filtreler kullanın.

Güç açılıyor. EMI tasarımında, mantıklı değerlendirme kapasitelerini sağlayarak çip çalışmasını güvenilir olarak sağlayabilir, güç tasarımında yüksek frekans sesini azaltır ve EMI'yi azaltır. Elektrik tasarımının ve diğer parazit parametrelerin etkisi yüzünden enerji tasarımının yanıt hızı ve enerji tasarımının kabloları yavaş olur. Bu yüzden sürücüsün hızlı devre içinde istediği anımsal akışı yetersiz yapar. Daha mantıklı bir şekilde kapasiteleri ve elektrik teslimatı katmanının dağıtılmış kapasitelerini tasarlayın, böylece kapasitörün enerji depolaması etkisi, enerji teslimatı cevap vermeden önce cihaza hızlı akışını sunmak için kullanılabilir. Doğru kapasitetli çözümleme, ortak modu EMI'yi azaltma anahtarı olan düşük impedance güç yolunu sağlayabilir.

3. 2 Toprak

Bütün kurulun EMI'sini azaltma anahtarı temel tasarımı.

Tek nokta yerleştirme, çoklu nokta yerleştirme veya karışık yerleştirme kullanmayı sağlayın.

Dijital toprak, analog toprak ve sesli toprak ayrılmalı ve uygun ortak toprak noktası kararlanmalıdır.

Eğer iki panel tasarımı yeryüzü kablo katı yoksa, yeryüzü kablo ağını mantıklı tasarlamak ve yeryüzü kablosunun genişliğini sağlamak için çok önemlidir>güç kablosunun genişliğini>sinyal kablosunun genişliğini sağlamak. Büyük bölge kaldırma yöntemi de kullanılabilir, ama aynı katta büyük bölge sürekliliğine dikkat etmek gerekir.

Çoklu katlı tahta tasarımı için, ortak toprak impedansı düşürmek için toprak uçak katı olduğundan emin olun.

3.3 Sıradaki korkunç dirençleri bağlantısı

Devre sıralama ihtiyaçlarının sağlaması gerektiğine göre, araştırma kaynağını bastırmak için temel teknik, anahtar sinyal çıkış sonunda, genellikle 22-33Ω dirençlerinin serisinde küçük bir dirençli düzenleyicisini bağlamak. Çıktıktaki bu küçük rezistenler, yükselmesi/düşüşüm zamanı yavaşlatır ve aşağılık ve sinyalleri düşürür, bu yüzden çıkış dalga formunun yüksek frekans harmoniğin in genişliğini azaltır ve EMI'yi etkili şekilde bastırma amacına ulaşabilir.

3. 4 Gökyüzü

.Anahtar komponentleri EMI'nin koruması veya koruması ağlarını kullanabilir.

Anahtar sinyallerin koruması strip çizgileri olarak tasarlanabilir veya anahtar sinyallerinin her iki tarafında yer kabloları ile ayrılabilir.

3. 5 Taşıma Spektrum

Eİ'yi azaltmak için yeni ve etkili bir yöntemdir. Paylaştırma spektrumu sinyali modüle etmek ve sinyal enerjisini relativ geniş frekans menziline genişletilmek. Aslında bu yöntem saat sinyalinin kontrol edilmiş bir modulasıdır ve bu yöntem saat sinyalinin çarpışmasını önemli olarak artmayacak. Praktik uygulama spektrum teknolojisinin etkili olduğunu kanıtlar ve radyasyonu 7'e 20 dB'e düşürebilir.

3. 6 EMI analizi ve testi

Simülasyon analizi

PCB sürücüsü tamamlandıktan sonra, EM I simulasyon yazılımı ve uzman sistemi, EMC/EMI ortamını simüle etmek için kullanılabilir, ürünün bilgili elektromagnet uyumluluğu standartlarının ihtiyaçlarına uyup olmadığını değerlendirmek için kullanılabilir.

.Scan testi

PCB'deki elektromagnyetik alan dağıtım haritasını almak için toplanmış ve güçlü makine diskini taramak için bir elektromagnyetik radyasyon tarayıcısı kullanın (figürde 3, kırmızı, yeşil ve mavi beyaz alanlar görüntülerindeki elektromagnyetik radyasyon enerjisini aşağıdan yükseklere gösterir). Sonuç olarak teste göre PCB tasarımı geliştiriliyor.

4 toplam

Yeni yüksek hızlı çiplerin sürekli geliştirmesi ve uygulaması ile sinyal frekansları yükseliyor ve taşıyan PCB tahtaları daha küçük ve daha küçük olabilir. PCB tasarımı daha ağır EMI zorunlarıyla karşılaşacak. Sadece sürekli keşfedme ve sürekli yenileme PCB tahtalarının EMC/EMI tasarımı başarılı olabilir.