PCB-ի նախագծման մեջ էլեկտրամագնիսական համատեղելիությունը (EMC) և հարակից էլեկտրամագնիսական միջամտությունը (EMI) ավանդաբար երկու հիմնական գլխացավանք են ինժեներների համար, հատկապես այսօրվա տպատախտակների նախագծերում և բաղադրիչների փաթեթները շարունակում են կրճատվել, OEM-ները պահանջում են ավելի բարձր արագության համակարգեր:Այս հոդվածում ես կկիսվեմ, թե ինչպես խուսափել էլեկտրամագնիսական խնդիրներից PCB դիզայնի մեջ:
1. Անդրադարձը և հավասարեցումը ուշադրության կենտրոնում են
Հավասարեցումը հատկապես կարևոր է հոսանքի պատշաճ հոսք ապահովելու համար:Եթե հոսանքը գալիս է օսլիլատորից կամ այլ նմանատիպ սարքից, ապա հատկապես կարևոր է հոսանքը առանձին պահել գետնի շերտից կամ թույլ չտալ, որ հոսանքը վազի մեկ այլ դասավորության հետ զուգահեռ:Զուգահեռաբար երկու բարձր արագությամբ ազդանշանները կարող են առաջացնել EMC և EMI, հատկապես crosstalk:Կարևոր է ռեզիստորի ուղիները հնարավորինս կարճ պահել, իսկ վերադարձի հոսանքի ուղիները՝ հնարավորինս կարճ:Հետադարձ ճանապարհի երկարությունը պետք է լինի նույնը, ինչ փոխանցման ուղու երկարությունը:
EMI-ի համար մի ճանապարհը կոչվում է «խախտման ճանապարհ», իսկ մյուսը՝ «զոհի ուղի»:Ինդուկտիվ և կոնդենսիվ միացումն ազդում է «զոհի» ուղու վրա՝ էլեկտրամագնիսական դաշտերի առկայության պատճառով, այդպիսով առաջացնելով առաջ և հակառակ հոսանքներ «զոհի ուղու» վրա:Այս կերպ, ծածանք առաջանում է կայուն միջավայրում, որտեղ ազդանշանի փոխանցման և ընդունման երկարությունները գրեթե հավասար են:
Կայուն հավասարեցումներով լավ հավասարակշռված միջավայրում ինդուկտիվ հոսանքները պետք է չեղյալ համարեն միմյանց՝ այդպիսով վերացնելով խտրականությունը:Սակայն մենք գտնվում ենք անկատար աշխարհում, որտեղ նման բան չի լինում։Հետևաբար, մեր նպատակն է, որ բոլոր հավասարեցումների համար խտրականությունը պետք է նվազագույնի հասցվի:Խառնաշփոթի ազդեցությունը կարող է նվազագույնի հասցնել, եթե զուգահեռ գծերի լայնությունը երկու անգամ մեծ է գծերի լայնությունից:Օրինակ, եթե գծի լայնությունը 5 միլ է, երկու զուգահեռ գծերի միջև նվազագույն հեռավորությունը պետք է լինի 10 մղոն կամ ավելի:
Քանի որ նոր նյութերն ու բաղադրիչները շարունակում են հայտնվել, PCB դիզայներները նույնպես պետք է շարունակեն զբաղվել EMC-ի և միջամտության խնդիրներով:
2. Անջատող կոնդենսատորներ
Անջատող կոնդենսատորները նվազեցնում են խտրականության անցանկալի հետևանքները:Դրանք պետք է տեղակայվեն սարքի հոսանքի և ցամաքային կապիչների միջև, ինչը ապահովում է AC ցածր դիմադրություն և նվազեցնում աղմուկն ու խտրականությունը:Լայն հաճախականության տիրույթում ցածր դիմադրության հասնելու համար պետք է օգտագործվեն մի քանի անջատող կոնդենսատորներ:
Անջատող կոնդենսատորների տեղադրման կարևոր սկզբունքն այն է, որ ամենացածր հզորության արժեք ունեցող կոնդենսատորը տեղադրվի սարքին հնարավորինս մոտ՝ հավասարեցումների վրա ինդուկտիվ ազդեցությունները նվազեցնելու համար:Այս կոնկրետ կոնդենսատորը պետք է հնարավորինս մոտ տեղադրվի սարքի էլեկտրամատակարարման ցողուններին կամ էլեկտրամատակարարման անցուղուն, իսկ կոնդենսատորի բարձիկները պետք է ուղղակիորեն միացված լինեն միջանցքին կամ հողի մակարդակին:Եթե հավասարեցումը երկար է, օգտագործեք մի քանի անցուղիներ՝ հողի դիմադրությունը նվազագույնի հասցնելու համար:
3. PCB-ի հիմնավորումը
EMI-ի նվազեցման կարևոր միջոց է PCB հիմնավորման շերտի ձևավորումը:Առաջին քայլն այն է, որ հողակցման տարածքը հնարավորինս մեծ լինի PCB տախտակի ընդհանուր տարածքի սահմաններում, որպեսզի հնարավոր լինի նվազեցնել արտանետումները, խոսակցությունները և աղմուկը:Առանձնահատուկ զգուշություն պետք է ցուցաբերվի, երբ յուրաքանչյուր բաղադրիչը միացվում է գետնին կամ հողային շերտին, առանց որի հուսալի հողակցման շերտի չեզոքացնող ազդեցությունը չի կարող լիովին օգտագործվել:
Հատկապես բարդ PCB դիզայնն ունի մի քանի կայուն լարումներ:Իդեալում, յուրաքանչյուր հղման լարում ունի իր համապատասխան հիմնավորման շերտը:Այնուամենայնիվ, չափազանց շատ հիմնավորող շերտերը կբարձրացնեն PCB-ի արտադրության ծախսերը և կդարձնեն այն չափազանց թանկ:Փոխզիջումն այն է, որ հիմնավորող շերտերը օգտագործվեն երեքից հինգ տարբեր վայրերում, որոնցից յուրաքանչյուրը կարող է պարունակել մի քանի հիմնավորման բաժիններ:Սա ոչ միայն վերահսկում է տախտակի արտադրության արժեքը, այլև նվազեցնում է EMI-ն և EMC-ն:
Ցածր դիմադրողականության հիմնավորման համակարգը կարևոր է, եթե պետք է նվազագույնի հասցվի EMC:Բազմաշերտ PCB-ում նախընտրելի է ունենալ հուսալի հիմնավորող շերտ, քան պղնձի հավասարակշռության բլոկ (պղնձի գողություն) կամ ցրված հիմնավորող շերտ, քանի որ այն ունի ցածր դիմադրողականություն, ապահովում է ընթացիկ ուղի և հակադարձ ազդանշանների լավագույն աղբյուրն է:
Շատ կարևոր է նաև ազդանշանի գետնին վերադառնալու ժամանակը:Ազդանշանի աղբյուրից և աղբյուրից մեկնելու համար պահանջվող ժամանակը պետք է համեմատելի լինի, հակառակ դեպքում կառաջանա ալեհավաքի նման մի երևույթ, որը թույլ կտա ճառագայթվող էներգիան դառնալ EMI-ի մաս:Նմանապես, հոսանքի հավասարեցումը դեպի ազդանշանի աղբյուրը պետք է լինի հնարավորինս կարճ, եթե աղբյուրի և վերադարձի ուղիները հավասար երկարություն չունեն, տեղի կունենա գետնի ցատկում, և դա նույնպես կառաջացնի EMI:
4. Խուսափեք 90° անկյուններից
EMI-ը նվազեցնելու համար պետք է խուսափել հավասարեցումից, միջանցքներից և այլ բաղադրիչներից, որպեսզի ձևավորվի 90° անկյուն, քանի որ ուղիղ անկյունը կառաջացնի ճառագայթում:90 ° անկյունից խուսափելու համար հավասարեցումը պետք է լինի առնվազն երկու 45 ° անկյունային լարեր դեպի անկյուն:
5. Չափից դուրս անցքի օգտագործումը պետք է զգույշ լինել
Գրեթե բոլոր PCB դասավորություններում պետք է օգտագործվեն vias՝ տարբեր շերտերի միջև հաղորդիչ կապ ապահովելու համար:Որոշ դեպքերում դրանք նաև արտացոլում են, քանի որ բնորոշ դիմադրությունը փոխվում է, երբ երթուղիները ստեղծվում են հավասարեցման մեջ:
Կարևոր է նաև հիշել, որ երթուղիները մեծացնում են հավասարեցման երկարությունը և պետք է համապատասխանեցվեն:Դիֆերենցիալ հավասարեցումների դեպքում հնարավորության դեպքում պետք է խուսափել անցուղիներից:Եթե դա հնարավոր չէ խուսափել, ապա մուտքերը պետք է օգտագործվեն երկու հարթություններում՝ փոխհատուցելու ազդանշանի և վերադարձի ուղիների ուշացումները:
6. Մալուխներ և ֆիզիկական պաշտպանություն
Թվային սխեմաներ և անալոգային հոսանքներ կրող մալուխները կարող են առաջացնել մակաբուծական հզորություն և ինդուկտիվություն՝ առաջացնելով EMC-ի հետ կապված բազմաթիվ խնդիրներ:Եթե օգտագործվում են ոլորված զույգ մալուխներ, ապա միացման ցածր մակարդակը պահպանվում է, և առաջացած մագնիսական դաշտերը վերանում են:Բարձր հաճախականության ազդանշանների համար պետք է օգտագործվեն պաշտպանված մալուխներ՝ ինչպես առջևի, այնպես էլ հետևի վրա հիմնավորված՝ EMI միջամտությունը վերացնելու համար:
Ֆիզիկական պաշտպանությունը համակարգի ամբողջ կամ դրա մի մասի պատումն է մետաղական փաթեթի մեջ՝ կանխելու EMI-ի մուտքը PCB սխեման:Այս պաշտպանությունը գործում է որպես փակ, գետնին հաղորդող կոնդենսատոր՝ նվազեցնելով ալեհավաքի օղակի չափը և ներծծող EMI:
Հրապարակման ժամանակը՝ նոյ-23-2022