I PCB-design har elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) og relateret elektromagnetisk interferens (EMI) altid været to store problemer, der har fået ingeniører til at hovedpine, især i nutidens kredsløbskortdesign og komponentemballage krymper, og OEM'er kræver højere hastighedssystemer.

1. krydstale og ledninger er de vigtigste punkter

Ledningerne er især vigtige for at sikre den normale strøm af strøm. Hvis strømmen kommer fra en oscillator eller en anden lignende enhed, er det især vigtigt at holde strømmen adskilt fra jordplanet eller ikke at lade den aktuelle løb parallelt med et andet spor. To parallelle højhastighedssignaler genererer EMC og EMI, især krydstale. Modstandsstien skal være den korteste, og den aktuelle returstrøm skal være så kort som muligt. Længden på returstien skal være den samme som længden af ​​sendesporet.

For EMI kaldes den ene "krænkede ledninger", og den anden er "offer ledninger". Koblingen af ​​induktans og kapacitans vil påvirke "offer" -sporet på grund af tilstedeværelsen af ​​elektromagnetiske felter og derved generere fremad- og omvendt strømme på "offerspor". I dette tilfælde genereres krusninger i et stabilt miljø, hvor transmissionslængden og modtagelseslængden af ​​signalet er næsten ens.

I et velafbalanceret og stabilt ledningsmiljø skal de inducerede strømme annullere hinanden for at eliminere krydstale. Vi er dog i en ufuldkommen verden, og sådanne ting vil ikke ske. Derfor er vores mål at holde krydset af alle spor til et minimum. Hvis bredden mellem parallelle linjer er dobbelt så stor som bredden af ​​linjerne, kan effekten af ​​krydstale minimeres. For eksempel, hvis sporbredden er 5 mil, skal den mindste afstand mellem to parallelle løbespor være 10 mil eller mere.

Da nye materialer og nye komponenter fortsat vises, skal PCB -designere fortsætte med at håndtere elektromagnetisk kompatibilitet og interferensproblemer.

2. afkobling af kondensator

Afkobling af kondensatorer kan reducere de bivirkninger af krydstale. De skal være placeret mellem strømforsyningsnålen og enheden på enheden for at sikre lav AC -impedans og reducere støj og krydstale. For at opnå lav impedans over et bredt frekvensområde, skal der anvendes flere afkoblingskondensatorer.

Et vigtigt princip for at placere afkobling af kondensatorer er, at kondensatoren med den mindste kapacitansværdi skal være så tæt som muligt på enheden for at reducere induktanseffekten på sporet. Denne særlige kondensator er så tæt som muligt på en enheds strømstift eller strømspor og tilslut kondensatorens pude direkte til via eller jordplanet. Hvis sporet er lang, skal du bruge flere vias til at minimere jordenimpedansen.

3. Grund PCB

En vigtig måde at reducere EMI på er at designe PCB -jordplanet. Det første trin er at gøre det jordforbundne område så stort som muligt inden for det samlede areal af PCB -kredsløbskortet, hvilket kan reducere emission, krydstale og støj. Der skal udvises særlig omhu, når man forbinder hver komponent til jordpunktet eller jordplanet. Hvis dette ikke er gjort, vil den neutraliserende virkning af et pålideligt jordplan ikke bruges fuldt ud.

Et særligt komplekst PCB -design har flere stabile spændinger. Ideelt set har hver referencespænding sit eget tilsvarende jordplan. Men hvis jordlaget er for meget, øger det produktionsomkostningerne for PCB og gør prisen for høj. Kompromiset er at bruge jordplaner i tre til fem forskellige positioner, og hvert jordplan kan indeholde flere jorddele. Dette kontrollerer ikke kun produktionsomkostningerne for kredsløbskortet, men reducerer også EMI og EMC.

Hvis du vil minimere EMC, er et jordforbindelsessystem med lav impedans meget vigtigt. I en flerlags PCB er det bedst at have et pålideligt jordplan snarere end en kobberstyvende eller spredt jordplan, fordi det har lav impedans, kan give en aktuel sti, er den bedste omvendte signalkilde.

Længden af ​​tiden, som signalet vender tilbage til jorden, er også meget vigtig. Tiden mellem signalet og signalkilden skal være ens, ellers vil den producere et antennelignende fænomen, hvilket gør den udstrålede energi til en del af EMI. Tilsvarende skal sporene, der transmitterer strøm til/fra signalkilden, være så kort som muligt. Hvis længden af ​​kildevejen og returstien ikke er ens, vil der forekomme jordafvisning, som også vil generere EMI.

4. Undgå 90 ° vinkel

For at reducere EMI skal du undgå ledninger, vias og andre komponenter, der danner en 90 ° vinkel, fordi der vil generere ret vinkler. På dette hjørne vil kapacitansen stige, og den karakteristiske impedans vil også ændre sig, hvilket fører til refleksioner og derefter EMI. For at undgå 90 ° vinkler skal spor dirigeres til hjørnerne mindst ved to 45 ° vinkler.

5. Brug vias med forsigtighed

I næsten alle PCB -layouts skal vias bruges til at give ledende forbindelser mellem forskellige lag. PCB -layoutingeniører skal være særlig omhyggelige, fordi vias vil generere induktans og kapacitet. I nogle tilfælde vil de også producere refleksioner, fordi den karakteristiske impedans vil ændre sig, når en VIA er lavet i sporet.

Husk også, at vias vil øge sporets længde og skal matches. Hvis det er et differentielt spor, bør vias undgås så meget som muligt. Hvis det ikke kan undgås, skal du bruge vias i begge spor til at kompensere for forsinkelser i signal- og returstien.

6. Kabel og fysisk afskærmning

Kabler, der bærer digitale kredsløb og analoge strømme, vil generere parasitkapacitans og induktans, hvilket forårsager mange EMC-relaterede problemer. Hvis der anvendes et snoet par-kabel, holdes koblingsniveauet lavt, og det genererede magnetfelt elimineres. For højfrekvente signaler skal der anvendes et afskærmet kabel, og fronten og bagsiden af ​​kablet skal jordes for at eliminere EMI-interferens.

Fysisk afskærmning er at pakke hele eller en del af systemet med en metalpakke for at forhindre EMI i at komme ind i PCB -kredsløbet. Denne form for afskærmning er som en lukket jordet ledende beholder, hvilket reducerer antenneløjfens størrelse og absorberer EMI.