Häiriönesto on erittäin tärkeä linkki nykyaikaisessa piirisuunnittelussa, joka heijastelee suoraan koko järjestelmän suorituskykyä ja luotettavuutta. Piirilevyinsinööreille häiriönestosuunnittelu on avain ja vaikea kohta, joka kaikkien on hallittava.
Häiriön esiintyminen piirilevyssä
Varsinaisessa tutkimuksessa on havaittu, että piirilevyjen suunnittelussa on neljä päähäiriötä: virtalähteen kohina, siirtolinjan häiriö, kytkentä ja sähkömagneettinen häiriö (EMI).
1. Virtalähteen melu
Korkeataajuisessa piirissä teholähteen kohinalla on erityisen selvä vaikutus suurtaajuiseen signaaliin. Siksi ensimmäinen vaatimus virtalähteelle on alhainen melu. Tässä puhdas maaperä on yhtä tärkeä kuin puhdas virtalähde.
2. Voimansiirtolinja
Piirilevyssä on vain kahden tyyppisiä siirtolinjoja: liuskajohto ja mikroaaltouuni. Voimajohtojen suurin ongelma on heijastus. Heijastus aiheuttaa monia ongelmia. Esimerkiksi kuormasignaali on alkuperäisen signaalin ja kaikusignaalin superpositio, mikä lisää signaalianalyysin vaikeutta; heijastus aiheuttaa paluuhäviön (paluuhäviön), mikä vaikuttaa signaaliin. Vaikutus on yhtä vakava kuin lisäkohinahäiriöiden aiheuttama.
3. Kytkentä
Häiriönlähteen tuottama häiriösignaali aiheuttaa sähkömagneettista häiriötä elektroniseen ohjausjärjestelmään tietyn kytkentäkanavan kautta. Häiriön kytkentämenetelmä ei ole muuta kuin elektroniseen ohjausjärjestelmään vaikuttamista johtojen, tilojen, yhteisten linjojen jne. kautta. Analyysi sisältää pääasiassa seuraavat tyypit: suora kytkentä, yhteinen impedanssikytkentä, kapasitiivinen kytkentä, sähkömagneettinen induktiokytkentä, säteilykytkentä, jne.
4. Sähkömagneettiset häiriöt (EMI)
Sähkömagneettiset häiriöt EMI:llä on kahta tyyppiä: johdettu häiriö ja säteilevä häiriö. Johdetulla häiriöllä tarkoitetaan sähköverkon signaalien kytkeytymistä (häiriötä) toiseen sähköverkkoon johtavan väliaineen kautta. Säteilyhäiriö tarkoittaa sitä, että häiriölähde kytkee (häiriö) signaalinsa toiseen sähköverkkoon avaruuden kautta. Nopeiden piirilevyjen ja järjestelmien suunnittelussa suurtaajuiset signaalilinjat, integroitujen piirien nastat, erilaiset liittimet jne. voivat muodostua antenniominaisuuksiltaan säteilyhäiriölähteiksi, jotka voivat lähettää sähkömagneettisia aaltoja ja vaikuttaa järjestelmän muihin järjestelmiin tai alijärjestelmiin. normaalia työtä.
Piirilevyjen ja piirien häiriöntorjuntatoimenpiteet
Painetun piirilevyn häiriönestorakenne liittyy läheisesti tiettyyn piiriin. Seuraavaksi teemme vain joitain selityksiä useista yleisistä PCB-häiriönestosuunnittelun toimenpiteistä.
1. Virtajohdon suunnittelu
Painetun piirilevyn virran koon mukaan yritä suurentaa virtajohdon leveyttä vähentääksesi silmukan vastusta. Samanaikaisesti tee sähkölinjan ja maalinjan suunnasta yhdenmukainen tiedonsiirron suunnan kanssa, mikä auttaa parantamaan melunestokykyä.
2. Maadoitusjohdon suunnittelu
Erota digitaalinen maadoitus analogisesta maadosta. Jos piirilevyllä on sekä logiikkapiirejä että lineaarisia piirejä, ne tulee erottaa mahdollisimman paljon toisistaan. Matalataajuisen piirin maadoitus tulee maadoittaa rinnakkain yhdestä pisteestä niin paljon kuin mahdollista. Kun varsinainen johdotus on vaikeaa, se voidaan kytkeä osittain sarjaan ja sitten maadoittaa rinnan. Korkeataajuinen piiri tulee maadoittaa useista kohdista sarjaan, maadoitusjohtimen tulee olla lyhyt ja paksu ja verkkomaista laaja-alaista maadoituskalvoa tulee käyttää suurtaajuisen komponentin ympärillä.
Maadoitusjohdon tulee olla mahdollisimman paksu. Jos maadoitusjohtimeen käytetään erittäin ohutta linjaa, maadoituspotentiaali muuttuu virran mukana, mikä vähentää kohinanvastusta. Siksi maadoitusjohtoa tulee paksuntaa niin, että se voi kulkea kolme kertaa painetun levyn sallitun virran verran. Jos mahdollista, maadoitusjohdon tulee olla yli 2–3 mm.
Maadoitusjohto muodostaa suljetun silmukan. Vain digitaalisista piireistä koostuvien piirilevyjen maadoituspiireistä suurin osa on järjestetty silmukoiksi melunkestävyyden parantamiseksi.
3. Irrotuskondensaattorin kokoonpano
Yksi tavanomaisista piirilevyjen suunnittelumenetelmistä on konfiguroida sopivat irrotuskondensaattorit jokaiseen piirilevyn avainosaan.
Kytkentäkondensaattorien yleiset konfigurointiperiaatteet ovat:
① Liitä 10 ~ 100 uf elektrolyyttikondensaattori tehotulon yli. Jos mahdollista, on parempi yhdistää 100 uF:iin tai enemmän.
②Periaatteessa jokainen integroitu piiri on varustettava 0,01 pF:n keraamisella kondensaattorilla. Jos piirilevyn rako ei ole riittävä, voidaan 1-10pF kondensaattori järjestää jokaista 4-8 sirua kohden.
③Laitteissa, joissa on heikko kohinanestokyky ja suuret tehonmuutokset sammutettuna, kuten RAM- ja ROM-tallennuslaitteet, irrotuskondensaattori tulee kytkeä suoraan virtajohdon ja sirun maajohdon väliin.
④Kondensaattorin johto ei saa olla liian pitkä, varsinkaan korkeataajuisessa ohituskondensaattorissa ei saa olla johtoa.
4. Menetelmät sähkömagneettisten häiriöiden poistamiseksi piirilevysuunnittelussa
①Vähennä silmukoita: Jokainen silmukka vastaa antennia, joten silmukoiden lukumäärä, silmukan pinta-ala ja silmukan antennivaikutus on minimoitava. Varmista, että signaalilla on vain yksi silmukkapolku kahdessa kohdassa, vältä keinotekoisia silmukoita ja yritä käyttää tehokerrosta.
②Suodatus: Suodatuksella voidaan vähentää EMI:tä sekä sähköjohdossa että signaalijohdossa. On olemassa kolme tapaa: irrottaa kondensaattorit, EMI-suodattimet ja magneettiset komponentit.
③ Suoja.
④ Yritä vähentää suurtaajuisten laitteiden nopeutta.
⑤ Piirilevyn dielektrisyysvakion lisääminen voi estää korkeataajuisia osia, kuten piirilevyn lähellä olevaa siirtolinjaa säteilemästä ulospäin; PCB-levyn paksuuden lisääminen ja mikroliuskalinjan paksuuden minimoiminen voivat estää sähkömagneettisen langan ylivuodon ja myös säteilyn.