Công nghệ PCB - Công nghệ kiểm soát EMC/EMS trong thiết kế PCB

Với việc cải thiện việc lắp ghép thiết bị IC., Sự thu nhỏ dần các thiết bị và tốc độ gia tăng của các thiết bị, Hệ thống tiền tệ đã bị đe dọa.. Theo quan điểm EMC/Hệ thống thiết kế EMS, Xử lý EMC/Liên kết với Quỹ Carlyle Thiết kế PCB giai đoạn của thiết bị là phương pháp hiệu quả và giảm giá thấp nhất cho các thiết bị hệ thống đáp ứng các tiêu chuẩn nhận dạng điện từ.. Mục này giới thiệu công nghệ điều khiển của EME trong hệ thống số. Thiết kế PCB.

Một nguyên tắc sản xuất và ức chế của EME.

Sản lượng EME được tạo ra bởi nguồn nhiễu điện từ truyền năng lượng tới hệ thống nhạy cảm qua đường nối. Nó bao gồm ba dạng cơ bản: dẫn truyền qua dây hay mặt đất thông thường, phóng xạ qua không gian, hoặc nối cận trường. Nguy cơ của EME được phát biểu bằng việc giảm chất lượng của tín hiệu phát tín hiệu, gây nhiễu hay thậm chí gây tổn hại tới mạch hay thiết bị, làm cho thiết bị không thể đáp ứng yêu cầu chỉ số kỹ thuật được xác định bởi tiêu chuẩn thiết bị xung điện từ.

Để ngăn chặn EME, thiết kế của EME của các mạch điện tử nên được thực hiện theo những nguyên tắc sau:

.Theo các kỹ thuật về EMC/EMS liên quan, các chỉ số được phân hủy thành mạch trải đơn và điều khiển ở các cấp độ khác nhau.

Kiểm so át từ ba yếu tố của EME, là nguồn nhiễu, đường dây nối với năng lượng và hệ thống nhạy cảm, để cho hệ thống có một phản ứng tần số tần suất cao và đảm bảo hoạt động bình thường và ổn định của hệ thống.

.Bắt đầu với thiết kế đầu của thiết bị, chú ý đến thiết kế EMC/EMS, và giảm chi phí thiết kế.

2 EMI control technology of digital circuit PCB

Khi xử lý các dạng khác nhau của EME, vấn đề cụ thể phải được phân tích chi tiết. Trong thiết kế PCB của các mạch điện tử, EME có thể được điều khiển từ những khía cạnh sau đây.

Chọn thiết bị 2.1

Khi thiết kế EME, chúng ta phải xem xét tốc độ của thiết bị đã chọn. Trong bất kỳ mạch nào, nếu một thiết bị với thời gian bay cao của 5n được thay thế bằng thiết bị với thời gian bay cao 2.5n, EME sẽ tăng lên gấp bốn lần. Độ mạnh phóng xạ của EME phụ thuộc vào khoảng vuông của tần số. The highest EMS tần số (fknee) is also called the EMS outcao bandwidth. It là một chức năng của tín hiệu tăng thời gian thay vì tần số tín hiệu: fknee =. 0.35/T1 (nơi TJ là thời gian phát sóng của thiết bị)

The tần số of this radiated EME is 30MHz to several GHz. Trong tần số này, bước sóng rất ngắn, và nối dây rất ngắn trên bảng mạch có thể trở thành ăng-ten truyền tín hiệu. Khi EME cao, mạch sẽ dễ dàng mất chức năng bình thường. Do đó, trong việc chọn các thiết bị, với tiêu đề để đảm bảo các yêu cầu hiệu suất của hệ thống, phải sử dụng những con chip với tốc độ thấp nhất có thể, và phải sử dụng một mạch dẫn và nhận thức thích hợp. Hơn nữa, bởi vì các chốt chính của thiết bị đều có năng lượng ký sinh và khả năng ký sinh, trong thiết kế tốc độ cao, ảnh hưởng của gói thiết bị lên tín hiệu không thể bỏ qua, vì nó cũng là một yếu tố quan trọng trong việc tạo ra bức xạ EMS. Thông thường, các tham số ký sinh của các thiết bị SMD nhỏ hơn các thiết bị bổ sung, và các tham số kí sinh của các gói BGA nhỏ hơn so với gói QFm.

Định nghĩa thiết bị đầu cuốiComment

Kết nối là một liên kết chủ chốt trong tín hiệu tốc độ cao, và nó cũng là một liên kết yếu có xu hướng với EME. Trong thiết kế cuối của đoạn kết, có thể xếp thêm các chốt mặt đất để giảm khoảng cách giữa tín hiệu và mặt đất, giảm vùng dây tín hiệu hiệu hiệu tạo ra phóng xạ trong đoạn kết, và cung cấp một đường trở về khó quay. Nếu cần thiết, hãy cân nhắc việc cách ly các tín hiệu bằng các chốt.

Thiết kế hai.3

Theo tiêu đề của việc cho phép chi phí, tăng số lượng lớp mặt đất và đặt lớp phát tín hiệu gần lớp mặt đất có thể giảm bức xạ EMS. Những chiếc máy tính tốc độ cao, máy bay điện và mặt đất được gắn chặt, có thể làm giảm cản trở nguồn cung cấp năng lượng, bằng cách giảm EME.

Bố trí 2.4

Theo dòng chảy của tín hiệu, một thiết kế hợp lý có thể làm giảm sự nhiễu giữa tín hiệu. Phải có cách sắp xếp hợp lý mới có thể kiểm soát EME. Các nguyên tắc cơ bản của bố trí là:

.Tín hiệu Analog rất dễ bị can thiệp bởi tín hiệu điện tử, và Hệ thống tương tự sẽ bị tách ra khỏi Hệ thống điện tử;

Đồng hồ là nguồn chính của sự can thiệp và phóng xạ. Tránh xa các mạch nhạy cảm và giữ đường đồng hồ ngắn nhất.

.Dây điện cao cấp cấp cấp cấp nên được tránh càng xa càng tốt trong vùng trung tâm của tấm ván, và kết quả của độ phân tán nhiệt và phóng xạ nên được cân nhắc.

.Kết nối phải được sắp xếp ở một mặt của tấm ván càng xa càng tốt và tránh xa khỏi mạch tần số cao;

.Cung điện nhập/kết xuất ở gần kết nối tương ứng, và tụ điện tách ra gần nguồn nguồn điện tương ứng;

.Hoàn to àn cân nhắc khả năng bố trí cho bộ phận cung cấp điện, và các thiết bị đa năng sẽ được đặt qua biên giới của vùng bộ phận bộ phận cung cấp năng lượng điện để giảm hiệu quả tác động của bộ phận máy bay với EME;

.Máy bay trở lại (đường mòn) không bị chia cắt.

Đường dây 2.5

Kiểm soát ép buộc: đường dây tín hiệu tốc độ cao sẽ giới thiệu các đặc trưng của đường truyền, và sự kiểm soát cản trở cần thiết để tránh phản chiếu tín hiệu, phát quá và rung, và giảm bức xạ EMS.

.Phân loại các tín hiệu, dựa theo độ mạnh phóng xạ của EME và độ nhạy của các tín hiệu khác nhau (tín hiệu tương tự, tín hiệu đồng hồ, tín hiệu I/O, xe buýt, nguồn điện, v.v), tách các nguồn nhiễu và hệ thống nhạy cảm nhiều nhất có thể, và giảm kết nối.

Kiểm soát kỹ độ dài của tín hiệu đồng hồ (đặc biệt là tín hiệu đồng hồ tốc độ cao), số cầu, khu vực cách ly, kết nối, lớp dây dẫn, đường trở về, v.v.

.Vòng phát tín hiệu, đó là, vòng thời gian được hình thành bởi tín hiệu chảy ra tới tín hiệu trong, là chìa khóa để EMS kiểm soát trong Thiết kế PCB và phải được điều khiển trong suốt đường dây.. Để hiểu được hướng chảy của mỗi tín hiệu chìa khóa, Tín hiệu chìa khóa phải được định hướng gần đường dẫn trở lại để đảm bảo vùng vòng thời gian của nó là nhỏ nhất.

Đối với tín hiệu tần suất thấp, hãy tạo dòng chảy thông qua đường dẫn với độ cản thấp nhất; cho tín hiệu tần số cao, hãy tạo dòng chảy tần số cao xuyên qua đường dẫn với mức độ tự nhiên ít nhất, không phải đường dẫn với độ kháng cự tối thiểu (xem hình nộm 1). Với độ bức xạ chế độ phân biệt, độ sâu phóng xạ của EME (E) là tỉ lệ với dòng chảy, vùng của vòng thời gian hiện tại và tần số vuông. (I là dòng, A là vùng vòng, f là tần số, r là khoảng cách giữa vòng, và k là một hằng số.)

Vì vậy, khi con đường dẫn đầu tối thiểu dẫn đầu trở lại nằm ngay dưới dây tín hiệu, vùng của dây điện có thể bị giảm, bằng cách đó sẽ giảm năng lượng phóng xạ của EME.

Các tín hiệu chính không được xuyên qua khu vực bị gián đoạn.

.Dây tế bào cấp độ cao phải được kết hợp chặt nhất có thể.

.Hãy đảm bảo dây thoát y, dây vi dải và máy bay tham chiếu của nó đáp ứng yêu cầu.

.Dây dẫn dẫn của tụ điện tách ra phải ngắn và rộng.

.Mọi dấu vết tín hiệu phải ở càng xa càng tốt.

Một mạng lưới kết nối nhiều điểm, hãy chọn địa hình thích hợp để giảm phản xạ tín hiệu và giảm bức xạ EMS.

2.6 Xử lý mảnh máy bay sức mạnh

.Chế độ phân cấp năng lượng

Khi có một hoặc nhiều nguồn cung cấp năng lượng phụ trên máy bay chính, đảm bảo sự duy trì của mỗi vùng cung cấp năng lượng và độ rộng của sợi đồng. Dây phân chia không cần phải quá rộng, thông thường là mức độ rộng 950km cũng đủ để giảm phóng xạ khoảng trống.

Phân cách lớp đất

Máy bay mặt đất nên được giữ nguyên vẹn để tránh bị chia tách. Nếu nó phải được chia ra, cần phải phân biệt giữa mặt đất số, đất tương tự và đất nhiễu, và kết nối với mặt đất bên ngoài qua một điểm đất chung ở lối ra.

Để giảm bức xạ cạnh của nguồn cung điện, máy bay cung cấp năng lượng và mặt đất nên làm theo nguyên tắc thiết kế 20H, có nghĩa là kích thước của máy bay mặt đất lớn hơn kích thước của máy bay điện (thấy hình dạng 2), để độ mạnh phóng xạ vùng gai có thể giảm đi gấp 7th.

Ba Các phương pháp kiểm soát khác của EME.

Thiết kế hệ thống điện:

.Chế tạo một hệ thống năng lượng thấp trở nên để đảm bảo việc cản trở hệ thống phân phối năng lượng trong phạm vi tần số thấp hơn Fknee thấp hơn cản trở của mục tiêu.

Dùng bộ lọc để điều khiển nhiễu.

Cắt nguồn. Trong thiết kế EME, cung cấp tụ điện tách ra hợp lý có thể làm con chip hoạt động một cách đáng tin cậy, giảm nhiễu tần số cao trong nguồn điện, và giảm thiểu EME. Do tác động của tính tự nhiên dây và các tham số ký sinh khác, tốc độ ứng dụng của nguồn điện và dây cung cấp năng lượng của nó chậm, điều đó làm cho tốc độ cơ bản yêu cầu của tay lái trong mạch tốc độ cao kém. Thiết kế các tụ điện cắt ngang và hộp tụ điện phân phối hợp của lớp cung cấp năng lượng, để kết quả dự trữ năng lượng của tụ điện có thể sử dụng để cung cấp năng lượng nhanh chóng cho thiết bị trước khi nguồn cung cấp năng lượng phản hồi. Sự tách rời khả năng đúng có thể tạo ra một đường dẫn năng suất thấp, đó là chìa khóa để giảm chế độ phổ biến EME.

Name

Khởi động thiết kế là chìa khóa để giảm EME của to àn bộ ban.

Hãy chắc chắn dùng một điểm để khởi động, tạo nhiều điểm khác nhau.

Mặt đất kỹ thuật, mặt đất tương tự và chỗ nhiễu nên được tách ra, và phải xác định một điểm chung thích hợp.

.Nếu thiết kế hai bảng không có lớp dây mặt đất, rất quan trọng thiết kế lưới dây mặt đất một cách hợp lý, và đảm bảo độ rộng của dây mặt đất -độ rộng của dây điện- -độ rộng của dây tín hiệu. Một phương pháp lát đường lớn cũng có thể được dùng, nhưng cần phải chú ý tới sự duy trì của khu vực lớn cùng tầng.

.Để thiết kế ván đa lớp, hãy đảm bảo rằng có một lớp mặt đất để giảm cản trở mặt đất.

Cấu trúc dạng 3D.3 Kết nối lại

Theo giả thuyết rằng các yêu cầu quy trình mạch cho phép, kỹ thuật cơ bản để ngăn chặn nguồn nhiễu là kết nối một số kháng cự nhỏ trong chuỗi tại kết thúc xuất phát tín hiệu chủ yếu, thường là một 22-33 2069; phục kích thước. Các đối tượng nhỏ trong các chuỗi sản xuất có thể làm chậm thời gian bay lên và rơi và làm dịu các tín hiệu vượt quá tải và hạ lưu, bằng cách đó giảm độ lớn của các điều hoà tần suất cao của dạng sóng xuất và đạt được mục đích triệt tiêu của EME.

khiên 3.4

.Chủ yếu có thể dùng các vật liệu phòng vệ của EME hoặc lưới bảo vệ.

.Sự bảo vệ của các tín hiệu chìa khóa có thể được thiết kế như đường thoát hay cách nhau bởi các dây mặt đất ở cả hai mặt của các tín hiệu chìa khóa.

Bộ tam tinh

Giải pháp phổ biến (phổ quang phổ rộng) là một phương pháp mới và hiệu quả để giảm EME. Dàn rộng phổ biến tín hiệu và mở rộng năng lượng tín hiệu với một tần số tương đối rộng. Thực tế, phương pháp này là một sự thay đổi được điều khiển của tín hiệu đồng hồ, và phương pháp này sẽ không làm tăng sự rung động của tín hiệu đồng hồ. Ứng dụng thực tế chứng minh rằng công nghệ phổ biến rộng có hiệu quả và có thể giảm phóng xạ từ 7 đến 20dB.

Phân tích và kiểm tra EMI

Mô phỏng

Sau khi kết thúc hệ thống dây PCB, mềm mô phỏng EM I và hệ thống chuyên gia có thể được sử dụng để phân tích mô phỏng môi trường EMC/EMS để đánh giá xem liệu sản phẩm này có đáp ứng yêu cầu của các tiêu chuẩn tương ứng từ trường.

Thử quét

Dùng máy quét bức xạ điện từ để quét đĩa máy đã lắp và nạp điện để lấy bản đồ phân phối trường điện từ PCB (as shown in Figure 3, màu đỏ, xanh, and blue-white areas in the figure indicate the electromagnetic radiation energy from low to high). Theo kết quả thử nghiệm, Thiết kế PCB cải thiện.

Tổng kết 4

Với việc phát triển và áp dụng các loại chip cao tốc mới, Tần số tín hiệu đang tăng lên., và rồi Bảng PCB that carry them may become smaller and smaller. Thiết kế PCB sẽ phải đối mặt với các thử thách lớn hơn.. Chỉ có khai thác liên tục và phát triển mới có thể làm EMC./Hệ thống EME PCB thành công.