In PCB-ontwerp was elektromagnetiese versoenbaarheid (EMC) en die gepaardgaande elektromagnetiese interferensie (EMI) tradisioneel twee groot kopsere vir ingenieurs, veral in vandag se stroombaanontwerpe en komponentpakkette krimp steeds, OEM's vereis hoërspoedstelsels.In hierdie artikel sal ek deel hoe om elektromagnetiese probleme in PCB-ontwerp te vermy.
1. Oorspraak en belyning is die fokus
Belyning is veral belangrik om die behoorlike vloei van stroom te verseker.As die stroom van 'n ossillator of ander soortgelyke toestel kom, is dit veral belangrik om die stroom apart van die grondlaag te hou, of om te verhoed dat die stroom parallel met 'n ander belyning loop.Twee hoëspoedseine in parallel kan EMC en EMI genereer, veral oorspraak.Dit is belangrik om die weerstandspaaie so kort as moontlik te hou en die terugstroompaaie so kort as moontlik.Die lengte van die terugkeerpad moet dieselfde wees as die lengte van die oordragpad.
Vir EMI word een pad die "oortredingspad" genoem en die ander is die "slagofferpad".Induktiewe en kapasitiewe koppeling affekteer die "slagoffer" pad as gevolg van die teenwoordigheid van elektromagnetiese velde, en genereer dus vorentoe en terug strome op die "slagoffer pad".Op hierdie manier word rimpeling gegenereer in 'n stabiele omgewing waar die uitsaai- en ontvanglengtes van die sein amper gelyk is.
In 'n goed gebalanseerde omgewing met stabiele belynings, behoort die geïnduseerde strome mekaar uit te kanselleer en sodoende oorspraak uit te skakel.Ons is egter in 'n onvolmaakte wêreld waar so iets nie gebeur nie.Daarom is ons doelwit dat oorspraak tot 'n minimum beperk moet word vir alle belynings.Die effek van oorspraak kan tot die minimum beperk word as die breedte tussen parallelle lyne twee keer die breedte van die lyne is.Byvoorbeeld, as die lynwydte 5 mils is, moet die minimum afstand tussen twee parallelle lyne 10 mils of meer wees.
Aangesien nuwe materiale en komponente steeds verskyn, moet PCB-ontwerpers ook voortgaan om EMC- en steuringskwessies te hanteer.
2. Ontkoppelkapasitors
Ontkoppelende kapasitors verminder die ongewenste effekte van oorspraak.Hulle moet tussen die krag- en grondpenne van die toestel geleë wees, wat 'n lae AC-impedansie verseker en geraas en oorspraak verminder.Om lae impedansie oor 'n wye frekwensiereeks te bereik, moet veelvuldige ontkoppelkapasitors gebruik word.
'n Belangrike beginsel vir die plasing van ontkoppelkapasitors is dat die kapasitor met die laagste kapasitansiewaarde so na as moontlik aan die toestel geplaas word om induktiewe effekte op die belynings te verminder.Hierdie spesifieke kapasitor moet so na as moontlik aan die toestel se kragtoevoerpenne of die kragtoevoerrenbaan geplaas word en die kussings van die kapasitor moet direk aan die vias of grondvlak gekoppel word.As die belyning lank is, gebruik verskeie vias om grondimpedansie te verminder.
3. Aarding van die PCB
'n Belangrike manier om EMI te verminder, is om die PCB-grondlaag te ontwerp.Die eerste stap is om die grondarea so groot as moontlik te maak binne die totale area van die PCB-bord sodat emissies, oorspraak en geraas verminder kan word.Besondere sorg moet gedra word wanneer elke komponent aan 'n grondpunt of grondlaag verbind word, waarsonder die neutraliserende effek van 'n betroubare grondlaag nie ten volle benut kan word nie.
'n Besonder komplekse PCB-ontwerp het verskeie stabiele spannings.Ideaal gesproke het elke verwysingsspanning sy eie ooreenstemmende aardlaag.Te veel grondlae sal egter die vervaardigingskoste van die PCB verhoog en dit te duur maak.’n Kompromie is om aardlae op drie tot vyf verskillende plekke te gebruik, wat elkeen verskeie aardingsafdelings kan bevat.Dit beheer nie net die vervaardigingskoste van die bord nie, maar verminder ook EMI en EMC.
'n Lae-impedansie-aardingstelsel is belangrik as EMC tot die minimum beperk moet word.In 'n meerlaagse PCB is dit verkieslik om 'n betroubare grondlaag te hê eerder as 'n koperbalansblok (koperdiefstal) of 'n verspreide grondlaag aangesien dit 'n lae impedansie het, 'n stroompad verskaf en die beste bron van terugwaartse seine is.
Die tyd wat die sein neem om terug te keer grond toe is ook baie belangrik.Die tyd wat dit neem vir die sein om na en van die bron te reis, moet vergelykbaar wees, anders sal 'n antenna-agtige verskynsel voorkom, wat die uitgestraalde energie toelaat om deel van die EMI te word.Net so moet die belyning van die stroom na/van die seinbron so kort as moontlik wees, indien die bron- en terugkeerpaaie nie ewe lank is nie, sal grondbons plaasvind en dit sal ook EMI genereer.
4. Vermy 90° hoeke
Om EMI te verminder, moet die belyning, vias en ander komponente vermy word om 'n 90°-hoek te vorm, want 'n regte hoek sal straling genereer.Om 90 ° hoek te vermy, moet die belyning ten minste twee 45 ° hoek bedrading na die hoek wees.
5. Die gebruik van oorgat moet versigtig wees
In byna alle PCB-uitlegte moet vias gebruik word om 'n geleidende verbinding tussen die verskillende lae te verskaf.In sommige gevalle produseer hulle ook refleksies, aangesien die kenmerkende impedansie verander wanneer die vias in die belyning geskep word.
Dit is ook belangrik om te onthou dat vias die lengte van die belyning vergroot en moet ooreenstem.In die geval van differensiële belynings, moet vias waar moontlik vermy word.As dit nie vermy kan word nie, moet vias in beide belynings gebruik word om te vergoed vir vertragings in die sein- en terugkeerpaaie.
6. Kabels en fisiese afskerming
Kabels wat digitale stroombane en analoogstrome dra, kan parasitiese kapasitansie en induktansie genereer, wat baie EMC-verwante probleme veroorsaak.As gedraaide paar kabels gebruik word, word 'n lae vlak van koppeling gehandhaaf en die magnetiese velde wat gegenereer word, word uitgeskakel.Vir hoëfrekwensieseine moet afgeskermde kabels gebruik word, met beide hul voor- en agterkant geaard, om EMI-interferensie uit te skakel.
Fisiese afskerming is die omhulsel van die hele of 'n deel van die stelsel in 'n metaalpakket om te verhoed dat EMI die PCB-stroombaan binnedring.Hierdie afskerming dien soos 'n geslote, grondgeleidende kapasitor, wat die grootte van die antenna-lus verminder en EMI absorbeer.
Pos tyd: Nov-23-2022