در طراحی PCB ، سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) و تداخل الکترومغناطیسی مرتبط (EMI) همواره دو مشکل اساسی بوده است که باعث سردرد شده است ، به خصوص در طراحی صفحه مدار امروز و بسته بندی های مؤلفه در حال کاهش است و OEM ها به وضعیت سیستم های پر سرعت نیاز دارند.

1. متقاطع و سیم کشی نقاط اصلی هستند

سیم کشی برای اطمینان از جریان طبیعی جریان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. اگر جریان از یک نوسان ساز یا دستگاه مشابه دیگر باشد ، به ویژه مهم است که جریان را از صفحه زمین جدا نگه دارید ، یا اجازه ندهید که جریان به موازات ردیابی دیگری اجرا شود. دو سیگنال با سرعت بالا موازی باعث ایجاد EMC و EMI ، به ویژه متقاطع می شوند. مسیر مقاومت باید کوتاهترین باشد و مسیر جریان بازگشت باید تا حد امکان کوتاه باشد. طول ردیابی مسیر بازگشت باید برابر با طول ردیابی باشد.

برای EMI ، یکی "سیم کشی نقض شده" و دیگری "سیم کشی قربانی" نامیده می شود. اتصال القاء و ظرفیت به دلیل وجود مزارع الکترومغناطیسی ، اثر "قربانی" را تحت تأثیر قرار می دهد و از این طریق جریان های رو به جلو و معکوس را بر روی "ردیابی قربانی" ایجاد می کند. در این حالت ، موج دار در یک محیط پایدار ایجاد می شود که طول انتقال و طول پذیرش سیگنال تقریباً برابر است.

در یک محیط سیم کشی به خوبی متعادل و پایدار ، جریان های ناشی از آن باید یکدیگر را از بین ببرند تا متقاطع را از بین ببرند. با این حال ، ما در دنیای ناقص هستیم و چنین مواردی اتفاق نمی افتد. بنابراین ، هدف ما این است که متقاطع همه آثار را به حداقل برسانیم. اگر عرض بین خطوط موازی دو برابر عرض خطوط باشد ، می توان اثر متقاطع را به حداقل رساند. به عنوان مثال ، اگر عرض ردیابی 5 میلی متر باشد ، حداقل فاصله بین دو اثر موازی در حال اجرا باید 10 میلی متر یا بیشتر باشد.

از آنجا که مواد جدید و مؤلفه های جدید همچنان ظاهر می شوند ، طراحان PCB باید با سازگاری با الکترومغناطیسی و مشکلات تداخل به سر و کار بپردازند.

2. خازن جداشونده

جداسازی خازن ها می توانند عوارض جانبی متقاطع را کاهش دهند. آنها باید بین پین منبع تغذیه و پین زمین دستگاه قرار بگیرند تا از مقاومت کم AC و کاهش نویز و متقاطع اطمینان حاصل شود. برای دستیابی به امپدانس کم در یک محدوده فرکانس گسترده ، باید از خازن های چند جداشده استفاده شود.

یک اصل مهم برای قرار دادن خازن های جداشده این است که خازن با کمترین مقدار خازن باید تا حد امکان به دستگاه نزدیک باشد تا اثر القایی روی ردیابی را کاهش دهد. این خازن خاص تا حد امکان به پین ​​برق یا ردیابی قدرت دستگاه نزدیک است و پد خازن را مستقیماً به هواپیمای VIA یا زمین وصل می کند. اگر ردیابی طولانی است ، از چندین VIA برای به حداقل رساندن امپدانس زمین استفاده کنید.

3. PCB را زمین بزنید

یک روش مهم برای کاهش EMI ، طراحی هواپیمای PCB زمین است. اولین قدم این است که منطقه زمینی را تا حد امکان در سطح کل برد مدار PCB قرار دهید که می تواند باعث کاهش انتشار ، متقاطع و سر و صدا شود. هنگام اتصال هر مؤلفه به نقطه زمین یا هواپیمای زمینی باید مراقبت ویژه ای انجام شود. در صورت عدم انجام این کار ، از اثر خنثی کننده یک هواپیمای قابل اعتماد به زمین کاملاً مورد استفاده قرار نمی گیرد.

یک طراحی PCB مخصوصاً پیچیده دارای ولتاژ پایدار است. در حالت ایده آل ، هر ولتاژ مرجع دارای هواپیمای زمینی مربوطه است. با این حال ، اگر لایه زمین بیش از حد باشد ، هزینه تولید PCB را افزایش داده و قیمت را بیش از حد بالا می برد. سازش استفاده از هواپیماهای زمینی در سه تا پنج موقعیت مختلف است و هر هواپیمای زمینی می تواند حاوی چندین قسمت زمینی باشد. این نه تنها هزینه تولید تخته مدار را کنترل می کند ، بلکه EMI و EMC را نیز کاهش می دهد.

اگر می خواهید EMC را به حداقل برسانید ، یک سیستم زمینی امپدانس کم بسیار مهم است. در یک PCB چند لایه ، بهتر است یک هواپیمای زمینی قابل اعتماد داشته باشید ، نه اینکه یک هواپیمای مس و پراکنده مس پراکنده باشد ، زیرا امپدانس کم دارد ، می تواند یک مسیر فعلی را فراهم کند ، بهترین منبع سیگنال معکوس است.

مدت زمان بازگشت سیگنال به زمین نیز بسیار مهم است. زمان بین سیگنال و منبع سیگنال باید برابر باشد ، در غیر این صورت پدیده ای مانند آنتن تولید می کند و انرژی تابشی را به بخشی از EMI تبدیل می کند. به طور مشابه ، اثری که جریان را به/از منبع سیگنال منتقل می کنند باید تا حد امکان کوتاه باشند. اگر طول مسیر منبع و مسیر بازگشت برابر نباشد ، گزاف گویی زمین رخ خواهد داد ، که این امر همچنین EMI را ایجاد می کند.

4. از زاویه 90 درجه خودداری کنید

به منظور کاهش EMI ، از سیم کشی ، VIA ها و سایر اجزای تشکیل دهنده زاویه 90 درجه جلوگیری کنید ، زیرا زاویه های راست باعث ایجاد تابش می شوند. در این گوشه ، ظرفیت افزایش می یابد و امپدانس مشخصه نیز تغییر می کند و منجر به بازتاب و سپس EMI می شود. برای جلوگیری از زاویه 90 درجه ، آثار باید حداقل در دو زاویه 45 درجه به گوشه ها منتقل شوند.

5. با احتیاط از Vias استفاده کنید

تقریباً در تمام طرح های PCB ، از VIA ها باید برای ارائه اتصالات رسانا بین لایه های مختلف استفاده شود. مهندسان طرح PCB باید به ویژه مراقب باشند زیرا VIA باعث ایجاد القایی و ظرفیت می شود. در بعضی موارد ، آنها همچنین بازتاب هایی ایجاد می کنند ، زیرا امپدانس مشخصه هنگامی که A VIA در ردیابی ساخته می شود ، تغییر می کند.

همچنین به یاد داشته باشید که ویاس طول ردیابی را افزایش می دهد و نیاز به همسان شدن دارد. اگر این یک اثری دیفرانسیل باشد ، باید تا حد امکان از VIA جلوگیری شود. در صورت عدم جلوگیری از آن ، از VIA ها در هر دو عوارض برای جبران تأخیرهای موجود در سیگنال و مسیر بازگشت استفاده کنید.

6. کابل و محافظ فیزیکی

کابل های حامل مدارهای دیجیتالی و جریان های آنالوگ باعث ایجاد ظرفیت و القاء انگلی می شوند و باعث ایجاد بسیاری از مشکلات مربوط به EMC می شوند. در صورت استفاده از کابل جفت پیچ خورده ، سطح اتصال پایین نگه داشته می شود و میدان مغناطیسی تولید شده از بین می رود. برای سیگنال های با فرکانس بالا ، باید از یک کابل محافظ استفاده شود و برای از بین بردن تداخل EMI باید جلو و پشت کابل پایه گذاری شود.

محافظ فیزیکی این است که کل یا بخشی از سیستم را با یک بسته فلزی بپیچانید تا از ورود EMI به مدار PCB جلوگیری شود. این نوع محافظ مانند یک ظرف رسانا زمینی بسته است که اندازه حلقه آنتن را کاهش می دهد و EMI را جذب می کند.