PCB diseinuan, bateragarritasun elektromagnetikoa (EMC) eta erlazionatutako interferentzia elektromagnetikoa (EMI) beti izan dira ingeniariek buruko mina eragin duten bi arazo nagusi, batez ere gaur egungo zirkuitu plaken diseinuan eta osagaien ontziratzea txikitzen ari dira, eta OEMek abiadura handiagoko sistemak behar dituzte Egoera.
1. Crosstalk eta kableatua dira funtsezko puntuak
Kableatua bereziki garrantzitsua da korrontearen fluxu normala ziurtatzeko. Korrontea osziladore batetik edo antzeko beste gailu batetik badator, bereziki garrantzitsua da korrontea lurreko planotik bereizita mantentzea, edo korrontea beste arrasto baten paraleloan ez uztea. Abiadura handiko bi seinale paraleloek EMC eta EMI sortuko dituzte, batez ere diafonia. Erresistentzia-bideak laburrena izan behar du, eta itzulerako korronte-bidea ahalik eta laburrena. Itzultzeko bide-trazaren luzerak bidalketa-trazaren luzeraren berdina izan behar du.
EMIrentzat, bata "urratutako kableatua" deitzen da eta bestea "biktimizatutako kableamendua". Induktantzia eta kapazitatearen akoplaketak "biktimaren" arrastoan eragingo du eremu elektromagnetikoen presentziagatik, eta horrela "biktimaren arrastoan" aurrerako eta alderantzizko korronteak sortuko dira. Kasu honetan, uhinak ingurune egonkorrean sortuko dira, non seinalearen transmisio-luzera eta harrera-luzera ia berdinak diren.
Kableatu-ingurune orekatu eta egonkor batean, induzitutako korronteek elkar bertan behera utzi beharko lukete diafonia ezabatzeko. Hala ere, mundu inperfektu batean gaude, eta horrelakoak ez dira gertatuko. Hori dela eta, gure helburua aztarna guztien diafonia minimoa izatea da. Lerro paraleloen arteko zabalera lerroen zabaleraren bikoitza bada, diafoniaren eragina gutxitu egin daiteke. Adibidez, arrastoaren zabalera 5 milsekoa bada, bi arrasto paraleloen arteko gutxieneko distantzia 10 mils edo gehiagokoa izan behar da.
Material berriak eta osagai berriak agertzen jarraitzen duten heinean, PCB diseinatzaileek bateragarritasun elektromagnetiko eta interferentzia arazoei aurre egiten jarraitu behar dute.
2. Desakoplatzeko kondentsadorea
Desakoplatzeak kondentsadoreak diafoniaren ondorio kaltegarriak murrizten ditu. Gailuaren lurreko pinaren eta lurreko pinaren artean kokatu behar dira, AC inpedantzia baxua bermatzeko eta zarata eta diafonia murrizteko. Maiztasun-tarte zabal batean inpedantzia baxua lortzeko, desakoplazio-kondentsadore ugari erabili behar dira.
Desakoplamendu-kondentsadoreak jartzeko printzipio garrantzitsu bat da kapazitate-balio txikiena duen kondentsadorea gailutik ahalik eta hurbilen egon behar dela arrastoaren induktantzia-efektua murrizteko. Kondentsadore jakin hau gailuaren potentzia-pin edo potentzia-arrastotik ahalik eta hurbilen dago eta kondentsadorearen pad-a zuzenean konektatu bide edo lurreko planora. Traza luzea bada, erabili bide anitz lurreko inpedantzia gutxitzeko.
3. Lurra PCB
EMI murrizteko modu garrantzitsu bat PCB lurreko planoa diseinatzea da. Lehen urratsa lurrerako eremua ahalik eta handiena izatea da PCB zirkuitu plakaren azalera osoaren barruan, eta horrek igorpena, diafonia eta zarata murrizten ditu. Kontu berezia izan behar da osagai bakoitza lurreko puntuarekin edo lurreko planoarekin konektatzean. Hori egiten ez bada, lurreko plano fidagarri baten efektu neutralizatzailea ez da guztiz erabiliko.
PCB diseinu bereziki konplexu batek hainbat tentsio egonkor ditu. Egokiena, erreferentzia-tentsio bakoitzak dagokion lurreko planoa izatea. Hala ere, lurreko geruza gehiegizkoa bada, PCBaren fabrikazio kostua handituko du eta prezioa handiegia izango da. Konpromisoa lurreko planoak hiru edo bost posizio desberdinetan erabiltzea da, eta lurreko plano bakoitzak lurreko zati anitz izan ditzake. Horrek zirkuitu plakaren fabrikazio kostua kontrolatzen du, EMI eta EMC ere murrizten ditu.
EMC minimizatu nahi baduzu, oso garrantzitsua da inpedantzia baxuko lurrerako sistema bat. Geruza anitzeko PCB batean, hobe da lurrezko plano fidagarria izatea, kobre lapurra edo sakabanatutako lurreko planoa baino, inpedantzia baxua duelako, korronte-bidea eman dezakeelako, alderantzizko seinale-iturri onena da.
Seinalea lurrera itzultzen den denbora ere oso garrantzitsua da. Seinalearen eta seinale-iturriaren arteko denbora berdina izan behar da, bestela antena-itxurako fenomenoa sortuko da, erradiatutako energia EMIaren zati bihurtuz. Era berean, seinale-iturritik/korrontea igortzen duten arrastoak ahalik eta laburrenak izan behar dira. Iturburu-bidearen luzera eta itzulerako bidea berdinak ez badira, lurraren errebotea gertatuko da, eta horrek EMI ere sortuko du.
4. Saihestu 90°-ko angelua
EMI murrizteko, saihestu kableatuak, bide-bideak eta beste osagai batzuk 90°-ko angelua osatzen duten, angelu zuzenek erradiazioa sortuko dutelako. Txoko horretan, kapazitatea handitu egingo da, eta inpedantzia ezaugarria ere aldatuko da, hausnarketak eta gero EMI eraginez. 90°-ko angeluak saihesteko, arrastoak izkinetara bideratu behar dira gutxienez 45°-ko bi angelutan.
5. Erabili vias kontu handiz
Ia PCB diseinu guztietan, vias erabili behar dira geruza ezberdinen arteko konexio eroaleak emateko. PCB diseinuko ingeniariek kontu handiz ibili behar dute, bideek induktantzia eta kapazitatea sortuko dutelako. Zenbait kasutan, islak ere sortuko dituzte, trazan bide bat egiten denean inpedantzia ezaugarria aldatuko delako.
Gogoratu ere vias-ek arrastoaren luzera handituko duela eta parekatu behar direla. Arrasto diferentziala bada, bideak ahalik eta gehien saihestu behar dira. Ezin bada saihestu, erabili vias bi arrastoetan seinalearen eta itzulerako bidearen atzerapenak konpentsatzeko.
6. Kablea eta blindaje fisikoa
Zirkuitu digitalak eta korronte analogikoak garraiatzen dituzten kableek kapazitate eta induktantzia parasitoak sortuko dituzte, eta EMCarekin lotutako arazo ugari sortuko dituzte. Bikote bikoitzeko kablea erabiltzen bada, akoplamendu maila baxua mantenduko da eta sortutako eremu magnetikoa ezabatuko da. Maiztasun handiko seinaleetarako, kable blindatu bat erabili behar da, eta kablearen aurrealdea eta atzealdea lurrean jarri behar dira EMI interferentziak ezabatzeko.
Blindamendu fisikoa sistema osoa edo zati bat metalezko pakete batekin biltzea da, EMI PCB zirkuituan sar ez dadin. Blindamendu mota hau lurreko edukiontzi eroale itxi baten antzekoa da, eta horrek antenen begizta tamaina murrizten du eta EMI xurgatzen du.