ضد تداخل یک پیوند بسیار مهم در طراحی مدار مدرن است که به طور مستقیم عملکرد و قابلیت اطمینان کل سیستم را منعکس می کند. برای مهندسان PCB، طراحی ضد تداخل نقطه کلیدی و دشواری است که همه باید به آن تسلط داشته باشند.

وجود تداخل در برد PCB
در تحقیقات واقعی، مشخص شد که چهار تداخل اصلی در طراحی PCB وجود دارد: صدای منبع تغذیه، تداخل خط انتقال، کوپلینگ و تداخل الکترومغناطیسی (EMI).

1. صدای منبع تغذیه
در مدار فرکانس بالا، نویز منبع تغذیه تأثیر آشکاری بر سیگنال فرکانس بالا دارد. بنابراین، اولین نیاز منبع تغذیه، صدای کم است. در اینجا، یک زمین تمیز به اندازه یک منبع برق تمیز مهم است.

2. خط انتقال
تنها دو نوع خط انتقال در PCB وجود دارد: خط نواری و خط مایکروویو. بزرگترین مشکل خطوط انتقال بازتاب است. انعکاس مشکلات زیادی ایجاد خواهد کرد. به عنوان مثال، سیگنال بار روی هم قرار گرفتن سیگنال اصلی و سیگنال اکو خواهد بود که دشواری تجزیه و تحلیل سیگنال را افزایش می دهد. انعکاس باعث از دست دادن بازگشت (از دست دادن بازگشت) می شود که بر سیگنال تأثیر می گذارد. این تأثیر به همان اندازه جدی است که ناشی از تداخل نویز افزودنی است.

3. کوپلینگ
سیگنال تداخل تولید شده توسط منبع تداخل باعث ایجاد تداخل الکترومغناطیسی در سیستم کنترل الکترونیکی از طریق یک کانال کوپلینگ خاص می شود. روش تداخل کوپلینگ چیزی نیست جز عمل کردن بر روی سیستم کنترل الکترونیکی از طریق سیم‌ها، فضاها، خطوط مشترک و غیره. تجزیه و تحلیل عمدتاً شامل انواع زیر است: کوپلینگ مستقیم، کوپلینگ امپدانس مشترک، کوپلینگ خازنی، کوپلینگ القایی الکترومغناطیسی، کوپلینگ تابشی، و غیره

4. تداخل الکترومغناطیسی (EMI)
تداخل الکترومغناطیسی EMI دو نوع دارد: تداخل هدایت شده و تداخل تابشی. تداخل هدایت شده به جفت (تداخل) سیگنال های یک شبکه الکتریکی به شبکه الکتریکی دیگر از طریق یک رسانه رسانا اشاره دارد. تداخل تابشی اشاره به جفت منبع تداخل (تداخل) سیگنال آن به شبکه الکتریکی دیگر از طریق فضا دارد. در طراحی PCB و سیستم با سرعت بالا، خطوط سیگنال با فرکانس بالا، پین های مدار مجتمع، کانکتورهای مختلف و غیره ممکن است به منابع تداخل تشعشعی با ویژگی های آنتن تبدیل شوند که می توانند امواج الکترومغناطیسی ساطع کنند و سایر سیستم ها یا سایر زیرسیستم های سیستم را تحت تأثیر قرار دهند. کار معمولی

مدار چاپی و مدارهای ضد تداخل
طراحی ضد پارگی برد مدار چاپی ارتباط نزدیکی با مدار خاص دارد. در مرحله بعد، ما فقط در مورد چندین معیار متداول طراحی ضد پارگی PCB توضیحاتی خواهیم داد.

1. طراحی سیم برق
با توجه به اندازه جریان برد مدار چاپی، سعی کنید عرض خط برق را افزایش دهید تا مقاومت حلقه کاهش یابد. در عین حال، جهت خط برق و خط زمین را با جهت انتقال داده مطابقت دهید که به افزایش توانایی ضد نویز کمک می کند.

2. طراحی سیم زمین
زمین دیجیتال را از زمین آنالوگ جدا کنید. اگر هم مدارهای منطقی و هم مدارهای خطی روی برد مدار وجود دارد، باید تا حد امکان از هم جدا شوند. زمین مدار فرکانس پایین باید تا حد امکان در یک نقطه به صورت موازی زمین شود. هنگامی که سیم کشی واقعی دشوار است، می توان آن را تا حدی به صورت سری وصل کرد و سپس به صورت موازی به زمین متصل کرد. مدار فرکانس بالا باید در چندین نقطه به صورت متوالی به زمین متصل شود، سیم زمین باید کوتاه و ضخیم باشد و فویل زمینی با مساحت بزرگ شبکه مانند باید در اطراف قطعه فرکانس بالا استفاده شود.

سیم زمین باید تا حد امکان ضخیم باشد. اگر از یک خط بسیار نازک برای سیم اتصال به زمین استفاده شود، پتانسیل اتصال به زمین با جریان تغییر می کند که مقاومت نویز را کاهش می دهد. بنابراین سیم زمین باید ضخیم شود تا بتواند سه برابر جریان مجاز از روی برد چاپ شده عبور کند. در صورت امکان، سیم زمین باید بالای 2 تا 3 میلی متر باشد.

سیم زمین یک حلقه بسته را تشکیل می دهد. برای بردهای چاپی که فقط از مدارهای دیجیتالی تشکیل شده‌اند، بیشتر مدارهای اتصال به زمین آنها در حلقه‌هایی مرتب شده‌اند تا مقاومت در برابر نویز را بهبود بخشند.

3. پیکربندی خازن جداسازی
یکی از روش‌های مرسوم طراحی PCB، پیکربندی خازن‌های جداکننده مناسب روی هر بخش کلیدی برد چاپی است.

اصول پیکربندی کلی خازن های جداسازی عبارتند از:

① یک خازن الکترولیتی 10 ~ 100uf را در ورودی برق وصل کنید. در صورت امکان، بهتر است به 100uF یا بیشتر وصل شوید.

②در اصل، هر تراشه مدار مجتمع باید به یک خازن سرامیکی 0.01pF مجهز باشد. اگر شکاف برد چاپ شده کافی نباشد، برای هر 4 تا 8 تراشه می توان یک خازن 1-10pF ترتیب داد.

③ برای دستگاه‌هایی با قابلیت ضد نویز ضعیف و تغییرات زیاد برق در هنگام خاموش شدن، مانند دستگاه‌های ذخیره‌سازی RAM و ROM، یک خازن جداکننده باید مستقیماً بین خط برق و خط زمین تراشه وصل شود.

④سرب خازن نباید خیلی طولانی باشد، به خصوص خازن بای پس فرکانس بالا نباید سرب داشته باشد.

4. روش های حذف تداخل الکترومغناطیسی در طراحی PCB

①کاهش حلقه ها: هر حلقه معادل یک آنتن است، بنابراین باید تعداد حلقه ها، مساحت حلقه و اثر آنتن حلقه را به حداقل برسانیم. اطمینان حاصل کنید که سیگنال در هر دو نقطه فقط یک مسیر حلقه دارد، از حلقه های مصنوعی اجتناب کنید و سعی کنید از لایه قدرت استفاده کنید.

②فیلتر کردن: از فیلتر کردن می توان برای کاهش EMI هم در خط برق و هم در خط سیگنال استفاده کرد. سه روش وجود دارد: جداسازی خازن ها، فیلترهای EMI و اجزای مغناطیسی.

③ سپر

④ سعی کنید سرعت دستگاه های با فرکانس بالا را کاهش دهید.

⑤ افزایش ثابت دی الکتریک برد PCB می تواند از تابش قطعات با فرکانس بالا مانند خط انتقال نزدیک به برد به بیرون جلوگیری کند. افزایش ضخامت برد PCB و به حداقل رساندن ضخامت خط میکرواستریپ می تواند از سرریز شدن سیم الکترومغناطیسی جلوگیری کند و همچنین از تشعشعات جلوگیری کند.