Во дизајнот на ПХБ, електромагнетната компатибилност (EMC) и придружните електромагнетни пречки (EMI) традиционално се две главни главоболки за инженерите, особено во денешните дизајни на кола и компонентите на пакетите продолжуваат да се намалуваат, ОЕМ бараат системи со поголема брзина.Во оваа статија, ќе споделам како да избегнете електромагнетни проблеми во дизајнот на ПХБ.
1. Преслушувањето и усогласувањето е во фокусот
Порамнувањето е особено важно за да се обезбеди правилен проток на струја.Ако струјата доаѓа од осцилатор или друг сличен уред, особено е важно да се задржи струјата одвоена од заземјувачкиот слој или да се спречи струјата да работи паралелно со друга порамнување.Два сигнали со голема брзина паралелно можат да генерираат EMC и EMI, особено преслушување.Важно е патеките на отпорниците да се одржуваат што е можно пократки и патеките на повратната струја што е можно пократки.Должината на патеката за враќање треба да биде иста со должината на патеката за пренос.
За ЕМИ, едната патека се нарекува „патека на повреда“, а другата е „пат на жртвата“.Индуктивното и капацитивното спојување влијае на патеката на „жртвата“ поради присуството на електромагнетни полиња, со што се генерираат напредни и обратни струи на „патот на жртвата“.На овој начин, бранувањето се генерира во стабилна средина каде што должината на преносот и примањето на сигналот се речиси еднакви.
Во добро балансирана средина со стабилни порамнувања, индуцираните струи треба да се поништуваат една со друга, со што ќе се елиминира прекршувањето.Меѓутоа, ние сме во несовршен свет каде такво нешто не се случува.Затоа, нашата цел е дека преслушувањето мора да се сведе на минимум за сите порамнувања.Ефектот на преслушувањето може да се минимизира ако ширината помеѓу паралелните линии е двојно поголема од ширината на линиите.На пример, ако ширината на линијата е 5 милји, минималното растојание помеѓу две паралелни линии треба да биде 10 милји или поголемо.
Како што продолжуваат да се појавуваат нови материјали и компоненти, дизајнерите на ПХБ мора да продолжат да се занимаваат со проблеми со ЕМС и пречки.
2. Кондензатори за одвојување
Кондензаторите за одвојување ги намалуваат несаканите ефекти од презборувањето.Тие треба да се наоѓаат помеѓу игличките за напојување и заземјување на уредот, што обезбедува ниска импеданса на наизменична струја и го намалува шумот и презборувањето.За да се постигне мала импеданса во широк опсег на фреквенции, треба да се користат повеќе кондензатори за одвојување.
Важен принцип за поставување на кондензатори за одвојување е кондензаторот со најниска вредност на капацитивност да биде поставен што е можно поблиску до уредот за да се намалат индуктивните ефекти врз порамнувањата.Овој кондензатор треба да биде поставен што е можно поблиску до пиновите за напојување на уредот или до патеката за напојување, а перничињата на кондензаторот треба да се поврзат директно на визите или нивото на земјата.Ако порамнувањето е долго, користете повеќекратни виси за да ја минимизирате импедансата на заземјувањето.
3. Заземјување на ПХБ
Важен начин за намалување на EMI е дизајнирање на заземјувачкиот слој на ПХБ.Првиот чекор е да се направи површината за заземјување колку што е можно поголема во рамките на вкупната површина на плочата за PCB за да може да се намалат емисиите, прекршувањето и бучавата.Посебно треба да се внимава при поврзување на секоја компонента со заземјувачка точка или слој за заземјување, без кои неутрализирачкиот ефект на сигурен заземјувачки слој не може целосно да се искористи.
Особено сложениот дизајн на ПХБ има неколку стабилни напони.Идеално, секој референтен напон има свој соодветен слој за заземјување.Сепак, премногу заземјувачки слоеви би ги зголемиле трошоците за производство на ПХБ и би го направиле прескап.Компромис е да се користат слоеви за заземјување на три до пет различни локации, од кои секоја може да содржи неколку делови за заземјување.Ова не само што ги контролира трошоците за производство на плочата, туку и ги намалува EMI и EMC.
Систем за заземјување со ниска импеданса е важен за да се минимизира ЕМС.Во повеќеслојна ПХБ, се претпочита да има доверлив слој за заземјување наместо блок од бакарна рамнотежа (крадење на бакар) или расеан заземјувачки слој бидејќи има мала импеданса, обезбедува струјна патека и е најдобар извор на обратни сигнали.
Должината на времето кога сигналот се враќа на земја е исто така многу важна.Времето потребно за сигналот да патува до и од изворот мора да биде споредливо, инаку ќе се појави феномен налик на антена, што ќе дозволи зрачената енергија да стане дел од EMI.Слично на тоа, усогласувањето на струјата до/од изворот на сигналот треба да биде што е можно пократко, доколку патеките на изворот и враќањето не се со еднаква должина, ќе се појави отскокнување на земјата и тоа исто така ќе генерира EMI.
4. Избегнувајте агли од 90°
За да се намали EMI, порамнувањето, висите и другите компоненти треба да се избегнуваат за да формираат агол од 90°, бидејќи прав агол ќе генерира зрачење.За да се избегне агол од 90 °, усогласувањето треба да биде најмалку две жици со агол од 45 ° до аголот.
5. Употребата на над-дупка треба да биде внимателна
Речиси во сите распореди на ПХБ, мора да се користат виси за да се обезбеди проводна врска помеѓу различните слоеви.Во некои случаи, тие исто така произведуваат рефлексии, бидејќи карактеристичната импеданса се менува кога виите се создаваат во порамнувањето.
Исто така, важно е да се запамети дека визите ја зголемуваат должината на порамнувањето и треба да се усогласат.Во случај на диференцијални порамнувања, визите треба да се избегнуваат каде што е можно.Ако ова не може да се избегне, треба да се користат визби и во двете порамнувања за да се компензира за доцнење во патеките на сигналот и враќањето.
6. Кабли и физичка заштита
Каблите што носат дигитални кола и аналогни струи можат да генерираат паразитска капацитивност и индуктивност, предизвикувајќи многу проблеми поврзани со ЕМС.Ако се користат кабли со изопачени парови, се одржува ниско ниво на спојување и генерираните магнетни полиња се елиминираат.За сигнали со висока фреквенција, мора да се користат заштитени кабли, со заземјени предни и задни кабли, за да се елиминираат пречките на EMI.
Физичката заштита е обвивка на целиот или дел од системот во метално пакување за да се спречи EMI да влезе во колото на ПХБ.Оваа заштита делува како затворен кондензатор што спроведува на земја, намалувајќи ја големината на јамката на антената и апсорбирајќи го EMI.
Време на објавување: 23-11-2022 година