في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور، كان التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) والتداخل الكهرومغناطيسي ذي الصلة (EMI) دائمًا مشكلتين رئيسيتين تسببتا في صداع المهندسين، خاصة في تصميم لوحات الدوائر الإلكترونية اليوم وتغليف المكونات، ويتطلب مصنعو المعدات الأصلية أنظمة عالية السرعة.
1. الحديث المتبادل والأسلاك هي النقاط الرئيسية
الأسلاك مهمة بشكل خاص لضمان التدفق الطبيعي للتيار. إذا كان التيار يأتي من مذبذب أو أي جهاز آخر مشابه، فمن المهم بشكل خاص إبقاء التيار منفصلاً عن المستوى الأرضي، أو عدم السماح للتيار بالتوازي مع أي أثر آخر. سوف تولد إشارتان متوازيتان عاليتا السرعة EMC وEMI، وخاصة الحديث المتبادل. يجب أن يكون مسار المقاومة هو الأقصر، ويجب أن يكون مسار تيار العودة قصيرًا قدر الإمكان. يجب أن يكون طول تتبع مسار الإرجاع هو نفس طول تتبع الإرسال.
بالنسبة لـ EMI، يُطلق على أحدهما اسم "الأسلاك المخالفة" والآخر هو "الأسلاك الضحية". سوف يؤثر اقتران التحريض والسعة على أثر "الضحية" بسبب وجود المجالات الكهرومغناطيسية، وبالتالي توليد تيارات أمامية وعكسية على "أثر الضحية". في هذه الحالة، سيتم توليد التموجات في بيئة مستقرة حيث يكون طول الإرسال وطول الاستقبال للإشارة متساويين تقريبًا.
في بيئة الأسلاك المتوازنة والمستقرة، يجب أن تلغي التيارات المستحثة بعضها البعض للتخلص من التداخل. ومع ذلك، نحن في عالم غير كامل، ولن تحدث مثل هذه الأشياء. لذلك، هدفنا هو تقليل التداخل بين جميع الآثار إلى الحد الأدنى. إذا كان العرض بين الخطوط المتوازية ضعف عرض الخطوط، فيمكن تقليل تأثير الحديث المتبادل. على سبيل المثال، إذا كان عرض التتبع 5 مل، فإن الحد الأدنى للمسافة بين مسارين متوازيين يجب أن يكون 10 مل أو أكثر.
مع استمرار ظهور مواد ومكونات جديدة، يجب على مصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور الاستمرار في التعامل مع مشكلات التوافق والتداخل الكهرومغناطيسي.
2. فصل مكثف
يمكن أن تقلل المكثفات المنفصلة من الآثار الضارة للحديث المتبادل. ويجب أن تكون موجودة بين طرف مصدر الطاقة والمنفذ الأرضي للجهاز لضمان انخفاض مقاومة التيار المتردد وتقليل الضوضاء والتداخل. لتحقيق مقاومة منخفضة على نطاق ترددي واسع، يجب استخدام مكثفات فصل متعددة.
أحد المبادئ المهمة لوضع مكثفات الفصل هو أن المكثف ذو أصغر قيمة للسعة يجب أن يكون قريبًا قدر الإمكان من الجهاز لتقليل تأثير الحث على التتبع. يكون هذا المكثف الخاص أقرب ما يمكن إلى دبوس الطاقة أو أثر الطاقة الخاص بالجهاز، ويربط لوحة المكثف مباشرة بالمستوى الأرضي أو عبر. إذا كان التتبع طويلاً، استخدم طرقًا متعددة لتقليل المعاوقة الأرضية.
3. قم بتأريض PCB
إحدى الطرق المهمة لتقليل EMI هي تصميم المستوى الأرضي لثنائي الفينيل متعدد الكلور. الخطوة الأولى هي جعل منطقة التأريض كبيرة قدر الإمكان ضمن المساحة الإجمالية للوحة دائرة PCB، مما يمكن أن يقلل الانبعاثات والتداخل والضوضاء. يجب توخي الحذر بشكل خاص عند توصيل كل مكون بالنقطة الأرضية أو المستوى الأرضي. إذا لم يتم ذلك، فلن يتم الاستفادة الكاملة من التأثير المعادل للطائرة الأرضية الموثوقة.
يحتوي تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعقد بشكل خاص على العديد من الفولتية المستقرة. من الناحية المثالية، كل جهد مرجعي له مستوى أرضي خاص به. ومع ذلك، إذا كانت الطبقة الأرضية أكثر من اللازم، فسوف تزيد من تكلفة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتجعل السعر مرتفعًا للغاية. الحل الوسط هو استخدام المستويات الأرضية في ثلاثة إلى خمسة مواقع مختلفة، ويمكن أن يحتوي كل مستوى أرضي على أجزاء أرضية متعددة. وهذا لا يتحكم في تكلفة تصنيع لوحة الدائرة الكهربائية فحسب، بل يقلل أيضًا من EMI وEMC.
إذا كنت ترغب في تقليل التوافق الكهرومغناطيسي (EMC)، فإن نظام التأريض منخفض المقاومة مهم جدًا. في ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعدد الطبقات، من الأفضل أن يكون لديك مستوى أرضي موثوق به، بدلاً من سرقة النحاس أو مستوى أرضي متناثر، لأنه يحتوي على مقاومة منخفضة، ويمكن أن يوفر مسارًا حاليًا، وهو أفضل مصدر للإشارة العكسية.
يعد طول الفترة الزمنية التي تعود فيها الإشارة إلى الأرض مهمًا جدًا أيضًا. يجب أن يكون الوقت بين الإشارة ومصدر الإشارة متساويًا، وإلا فسوف تنتج ظاهرة تشبه الهوائي، مما يجعل الطاقة المشعة جزءًا من EMI. وبالمثل، فإن الآثار التي تنقل التيار من/إلى مصدر الإشارة يجب أن تكون قصيرة قدر الإمكان. إذا كان طول مسار المصدر ومسار العودة غير متساويين، فسيحدث ارتداد أرضي، مما سيؤدي أيضًا إلى إنشاء EMI.
4. تجنب زاوية 90 درجة
من أجل تقليل EMI، تجنب الأسلاك والمنافذ والمكونات الأخرى التي تشكل زاوية 90 درجة، لأن الزوايا القائمة سوف تولد الإشعاع. عند هذه الزاوية، ستزداد السعة، وستتغير أيضًا الممانعة المميزة، مما يؤدي إلى الانعكاسات ثم EMI. لتجنب زوايا 90 درجة، يجب توجيه الآثار إلى الزوايا على الأقل بزاويتين 45 درجة.
5. استخدم فيا بحذر
في جميع تخطيطات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تقريبًا، يجب استخدام المنافذ لتوفير اتصالات موصلة بين الطبقات المختلفة. يجب على مهندسي تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور أن يكونوا حذرين بشكل خاص لأن المنافذ ستولد محاثة وسعة. في بعض الحالات، فإنها ستنتج أيضًا انعكاسات، لأن الممانعة المميزة سوف تتغير عندما يتم إجراء مسار في التتبع.
تذكر أيضًا أن المنافذ ستزيد من طول التتبع ويجب مطابقتها. إذا كان أثرًا تفاضليًا، فيجب تجنب التأشيرات قدر الإمكان. إذا لم يكن من الممكن تجنب ذلك، استخدم طرق الاتصال في كلا التتبعين للتعويض عن التأخير في الإشارة ومسار العودة.
6. حماية الكابلات والمادية
سوف تولد الكابلات التي تحمل دوائر رقمية وتيارات تناظرية سعة طفيلية ومحاثة، مما يسبب العديد من المشاكل المتعلقة بالتوافق الكهرمغنطيسي. إذا تم استخدام كبل مزدوج مجدول، فسيظل مستوى الاقتران منخفضًا وسيتم التخلص من المجال المغناطيسي المتولد. بالنسبة للإشارات عالية التردد، يجب استخدام كابل محمي، ويجب تأريض الجزء الأمامي والخلفي من الكابل للتخلص من تداخل EMI.
التدريع المادي هو تغليف النظام بالكامل أو جزء منه بحزمة معدنية لمنع EMI من دخول دائرة PCB. يشبه هذا النوع من التدريع حاوية موصلة مؤرضة مغلقة، مما يقلل من حجم حلقة الهوائي ويمتص التداخل الكهرومغناطيسي.