PCB Teknik - ​ Düşük EMC araştırmaları prototipi ve PCB yüzey kapısını inşa et

Bu makale mikro dalga aneksik oda uygulama testinden önce düşük elektromanyetik interferans (EMI) prototipini inşa etmenin anahtar adımlarını tartışır, düşük radyasyon devrelerini ve önceden uyumlu denemesini de dahil. PCB düzenleme modelini ve EMI analizisini simulasyon etmek için 3D elektromagnet alan simülasyon yazılımının kullanımını ve prototipi PCB'nin yakın alandaki elektromagnet taramasını yapmak için spektrum analizicisini (SA) kullanır. Sonunda tasarımı doğrulamak için mikro dalga aneksik oda testi yapın.

En düşük EMI devre tasarımı

Daha düşük radyasyon emisyonu sağlamak için devre şematikleri ve PCB dizinlerini tasarlamak için en iyi pratik deneyimi uygulanmalıdır, elektrik teslimatı devreleri için ferrite damları eklemek, USB veri hatları, Ethernet ve EMI filtrelemek için diğer sinyaller de dahil. Ayrıca, elektrik teslimatı dönüsünde yeterli bir sayı kapasitör deşikliğine uygun yerleştirilmesi güç dağıtım a ğının impedansını azaltır, bu yüzden dijital yükü tarafından üretilen gürültü parçasının genişliğini azaltır ve radyasyon riskini azaltır. Aynı zamanda, değiştirme güç tasarımının kapalı döngü kompensyon a ğ tasarımı stabil bir kapalı döngü ulaştırmak için iyileştirilir ki voltaj çıkışı kontrol edilebilir ve değiştirme gürültüsünü küçültürebilir. Küçültülmüş gürültü küçük amplitüsü prototipin EMI riskini önemli olarak bastırabilir.

Yüksek frekans ya da hızlı yükselen/düşen kenar sinyalleri için PCB izleri, EMI'nin riskini azaltmak için sürekli dönüşüne (meselâ, yeryüzü uçağına yönlendirmek için). İzler bölünen uçaklar ve deliklerden geçemez. Eğer sinyal katlar arasında vial aracılığıyla gönderilmesi gerekirse, en azından bir aracılığıyla sinyal tarafından alın sonundan gönderme sonuna kadar sinyal akışının geri dönüş yolu olarak sinyal aracılığıyla sinyal olarak yerleştirilmeli. Eğer doğru dönüş yolu yoksa, dönüş akışı PCB'de uygun şekilde yayılabilir ve potansiyel EMI kaynağı olabilir.

Mükemmel temel taslağı da EMI'yi azaltmak için önemli bir faktördür. Tüm PCB tasarımları yeryüzü dönüşünden kaçırmalıdır, çünkü yeryüzü dönüşü, dönüş sinyali geçtiğinde radyasyon yayıcısı oluşturacak. Yeri geniş bir referans uça ğı olarak tasarlamak mükemmel bir temel taslağı oluşturabilir. Farklı devre gruplarının (radyo frekansı, analog ve dijital devrelerin) toprak uçakları fiziksel olarak ayrılmalıdır ve devre bağlantıları, devre grupları arasındaki yüksek frekans sesi yayılmasına yardım etmek için ferrite damları ile kurulmalıdır.

PCB düzeni tasarımını tamamladıktan sonra, üretilmeden önce PCB'nin radiyasyon emisyonunun düşük riski olmasını sağlamak için EMI analizi için simulasyon gerçekleştirilmeli. EMI simülasyonundan vazgeçmek PCB'nin EMI performansını garanti etmez ve yeniden imzalamaya sebep olabilir. Eğer EMI simülasyon sonuçları teknik belirlerine uyuyorsa, tasarımcı PCB üretimi başlayabilir ve prototipi PCB üzerinde yakın alanda elektromagnetik tarama yapmak için bir spektrum analizi kullanabilir. EMI simülasyonu ve yakın alandaki elektromagnet taraması gibi önceki uyumlu testi tasarımcının prototipinin EMI'nin düşük olduğuna dair güvenini arttırabilir. Öncelikle uyumlu test bitirdikten sonra test altındaki aygıt aneksik odadaki gerçek EMI uyumluluğu test yapabilir.

Simülasyon EMI analizi

PCB dizini tamamladıktan sonra, 3D EMI simülasyonu yapmak için dizim dosyasını EMPro 2013. 07'e import edin. Farklı sinyal sonlu eleman metodu (FEM) üçboyutlu elektromagnetik alan simülasyonu için seçildi. Üç boyutlu elektromagnyetik alan simülasyonu elektromagnyetik s ınır koşullarını ve model göz boyutlarını ayarlamak ve Maxwell'in denklemlerini çözmenin sürecidir. Simülasyon sonuçlarının doğruluğunu sağlamak için sınır boyutunun PCB kalınlığından 8 kere daha fazla ayarlanması gerekiyor ve grid boyutunun PCB genişliğinin 1/5'den az ayarlanması gerekiyor. Bilgisayar, üçboyutlu elektromagnetik alanı çalışan bilgisayar, 16G'den fazla hafıza ve 100G'den fazla depo kapasitesini analizin düzgün ilerlemesini sağlamak için hazırlanmalı.

Emri elektromagnetik alanı yakalamak için uzak alan sensörünü ayarlayın ve uzak alan emisyon gücünü hesaplamak için EMPro'nun EMI simülasyon örneklerini kullanın ve sonra frekans alanı cevap grafiğini çizmek için 10m uzakta elektrik alan sonunu ayarlayın. Sonra sınırlı fark alanı (FDTD) metodunun üç boyutlu elektromagnetik alanı simülasyonu yapın ve FEM modunun simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırın.

30 MHz～1GHz (Figur 1) (elektrik alan şiddetliğinin birimi dB μV, frekans birimi GHz), radyasyon güç seviyesi (mavi kurve FEM modu simülasyonu, kırmızı kurve FDTD modu simülasyonu) yaklaşık 45dBμV FCC'nin en yüksek eşiğinden aşağıdır.

En yüksek güç intensitesi (-66.4dBm) 400MHz yakınında görünüyor. Yaklaşık alan sensörü test altındaki cihazdan 3 inç içinde hareket ediyor. 30kHz spektrumu analizi çözümleyici bandwidth düşük sesli katı (-80dBm) ölçüsüne ulaşabilir, böylece örgütler (farklı diskret frekansların radyasyonu) açıkça görünüyor. Prototipin uzak alan (3m ve 10m) EMI'nin aneksik odasının uygulama testisinin geçtiğine güvenini artırmak için yakın alandaki en yüksek güç -65dBm'den aşağı olmalı. Kırmızı çizgi, CISPR 11. sınıf A'nin maksimum radyasyonlu emisyon güç seviyesini gösteriyor: 30MHz ile 1GHz'e kadar frekans menzilinde 56dBμV'den az. Kırmızı çizginin altındaki kahverengi eğri, Keysight'in EMC rehberlerinde belirtilen koruma grubunu temsil ediyor. Radyasyon dalgasının dikey ve yatay komponentleri mavi ve yeşil eğriler tarafından temsil edilir. 38dBμV ve 37dBμV'nin iki güç yüksekliği 400MHz ve 560MHz frekanslarında görünüyor. İkisi de maksimum eşiğin altında.

Az-EMI devre tasarımı ve önce uyumlu testi (üçboyutlu EMI simülasyonu ve yakın alan elektromagnet taraması gibi) çok önemlidir. İhtiyacı olmayan PCB yeniden üretilmesinden, geliştirme maliyetlerini ve zamanı kurtarabilirler ve mikrodalgılık aneksik odalarında EMI uygulama testlerinin zamanını kısayabilirler, elektronik sağlamak için bu cihaz pazara zamanında ya da önceden bile kısayılır.

PCB yüzey kaplaması

A. Electrolytic Ni/Au: Bu tür mantıklar en stabil, ama fiyat en yüksektir.

b. Çeviri gümüş tahtası (Immersiog AG) altın tablosu takımı kadar iyi değil ve elektrikmigrasyona ve sıçramaya yakın.

c. Elektroles nickel/altın plate (ElectrolessNickel? ImmersionAu, ENIG), giriş altın süreci stabil olduğunda, siyah diski üretmek kolay.

d. Elektroles Tin, baş boş bir yerleştirme kapısı henüz tamamen yetişkin değildir.

E. Sıcak hava sıkıştırılmış (Sn/Ag/CuHASL), bu mantığın üretim süreci henüz büyümüş değil.

f. Organik Solderability Preservations (OSP, Organic SolderabilityPreservations), bu tür mantarlar en ucuz, ama performans en kötüsü. OSP tahtasını kullandığında, tahtasının düşürme ve dalga çözme arasındaki depo zamanına dikkat edin çünkü tahtadaki korumalı film yüksek sıcaklık ısınmasından sonra hasar edildi ve soldaşılık çok azaltılacak.