PCB ડિઝાઇનમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા (EMC) અને સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક હસ્તક્ષેપ (EMI) એ હંમેશા બે મુખ્ય સમસ્યાઓ રહી છે જેના કારણે એન્જિનિયરોને માથાનો દુખાવો થાય છે, ખાસ કરીને આજના સર્કિટ બોર્ડની ડિઝાઇનમાં અને ઘટકોનું પેકેજિંગ સંકોચાઈ રહ્યું છે, અને OEM ને ઉચ્ચ-સ્પીડ સિસ્ટમ્સ સિચ્યુએશનની જરૂર છે.

1. ક્રોસસ્ટાલ્ક અને વાયરિંગ એ મુખ્ય બિંદુઓ છે

પ્રવાહના સામાન્ય પ્રવાહની ખાતરી કરવા માટે વાયરિંગ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. જો પ્રવાહ ઓસીલેટર અથવા અન્ય સમાન ઉપકરણમાંથી આવે છે, તો તે ખાસ કરીને મહત્વનું છે કે વર્તમાનને ગ્રાઉન્ડ પ્લેનથી અલગ રાખવો, અથવા વર્તમાનને અન્ય ટ્રેસની સમાંતર ચાલવા ન દેવો. બે સમાંતર હાઇ-સ્પીડ સિગ્નલો EMC અને EMI જનરેટ કરશે, ખાસ કરીને ક્રોસસ્ટૉક. પ્રતિકારનો માર્ગ સૌથી ટૂંકો હોવો જોઈએ, અને વળતરનો વર્તમાન માર્ગ શક્ય તેટલો ટૂંકો હોવો જોઈએ. રીટર્ન પાથ ટ્રેસની લંબાઈ મોકલેલા ટ્રેસની લંબાઈ જેટલી જ હોવી જોઈએ.

EMI માટે, એકને "ઉલ્લંઘિત વાયરિંગ" કહેવામાં આવે છે અને બીજાને "પીડિત વાયરિંગ" કહેવામાં આવે છે. ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસીટન્સનું જોડાણ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડની હાજરીને કારણે "પીડિત" ટ્રેસને અસર કરશે, જેનાથી "પીડિત ટ્રેસ" પર આગળ અને વિપરીત પ્રવાહો ઉત્પન્ન થશે. આ કિસ્સામાં, લહેરિયાં સ્થિર વાતાવરણમાં ઉત્પન્ન થશે જ્યાં સિગ્નલની ટ્રાન્સમિશન લંબાઈ અને રિસેપ્શન લંબાઈ લગભગ સમાન હોય છે.

સારી રીતે સંતુલિત અને સ્થિર વાયરિંગ વાતાવરણમાં, પ્રેરિત પ્રવાહોએ ક્રોસસ્ટૉકને દૂર કરવા માટે એકબીજાને રદ કરવા જોઈએ. જો કે, આપણે અપૂર્ણ દુનિયામાં છીએ અને આવી બાબતો બનશે નહિ. તેથી, અમારો ધ્યેય એ છે કે તમામ નિશાનોના ક્રોસસ્ટૉકને ન્યૂનતમ રાખવા. જો સમાંતર રેખાઓ વચ્ચેની પહોળાઈ રેખાઓની પહોળાઈ કરતાં બમણી હોય, તો ક્રોસસ્ટૉકની અસર ઘટાડી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો ટ્રેસની પહોળાઈ 5 મિલ છે, તો બે સમાંતર ચાલતા ટ્રેસ વચ્ચેનું લઘુત્તમ અંતર 10 મિલ અથવા વધુ હોવું જોઈએ.

જેમ જેમ નવી સામગ્રી અને નવા ઘટકો દેખાતા રહે છે, PCB ડિઝાઇનરોએ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સુસંગતતા અને દખલગીરીના મુદ્દાઓ સાથે વ્યવહાર કરવાનું ચાલુ રાખવું જોઈએ.

2. ડીકોપલિંગ કેપેસિટર

ડીકપલિંગ કેપેસિટર ક્રોસસ્ટૉકની પ્રતિકૂળ અસરોને ઘટાડી શકે છે. તેઓ પાવર સપ્લાય પિન અને ઉપકરણની ગ્રાઉન્ડ પિન વચ્ચે સ્થિત હોવા જોઈએ જેથી એસીનો ઓછો અવરોધ સુનિશ્ચિત થાય અને અવાજ અને ક્રોસસ્ટૉક ઓછો થાય. વિશાળ આવર્તન શ્રેણી પર નીચા અવબાધ હાંસલ કરવા માટે, બહુવિધ ડીકોપલિંગ કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરવો જોઈએ.

ડીકોપલિંગ કેપેસિટર્સ મૂકવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધાંત એ છે કે ટ્રેસ પર ઇન્ડક્ટન્સ અસર ઘટાડવા માટે સૌથી નાની કેપેસીટન્સ મૂલ્ય સાથેનું કેપેસિટર ઉપકરણની શક્ય તેટલું નજીક હોવું જોઈએ. આ ચોક્કસ કેપેસિટર ઉપકરણના પાવર પિન અથવા પાવર ટ્રેસની શક્ય તેટલું નજીક છે અને કેપેસિટરના પેડને સીધા જ વાયા અથવા ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે કનેક્ટ કરે છે. જો ટ્રેસ લાંબો હોય, તો જમીનની અવબાધને ઘટાડવા માટે બહુવિધ વાયાનો ઉપયોગ કરો.

3. પીસીબીને ગ્રાઉન્ડ કરો

EMI ઘટાડવાનો એક મહત્વનો રસ્તો PCB ગ્રાઉન્ડ પ્લેન ડિઝાઇન કરવાનો છે. પ્રથમ પગલું એ છે કે પીસીબી સર્કિટ બોર્ડના કુલ વિસ્તારની અંદર ગ્રાઉન્ડિંગ વિસ્તારને શક્ય તેટલો મોટો બનાવવો, જે ઉત્સર્જન, ક્રોસસ્ટૉક અને અવાજને ઘટાડી શકે છે. દરેક ઘટકને ગ્રાઉન્ડ પોઈન્ટ અથવા ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે જોડતી વખતે ખાસ કાળજી લેવી જોઈએ. જો આ કરવામાં ન આવે તો, વિશ્વસનીય ગ્રાઉન્ડ પ્લેનની તટસ્થ અસરનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરવામાં આવશે નહીં.

ખાસ કરીને જટિલ PCB ડિઝાઇનમાં ઘણા સ્થિર વોલ્ટેજ હોય ​​છે. આદર્શ રીતે, દરેક સંદર્ભ વોલ્ટેજનું પોતાનું અનુરૂપ ગ્રાઉન્ડ પ્લેન હોય છે. જો કે, જો ગ્રાઉન્ડ લેયર ખૂબ વધારે હોય, તો તે PCBના ઉત્પાદન ખર્ચમાં વધારો કરશે અને કિંમત ખૂબ ઊંચી કરશે. સમાધાન એ છે કે ગ્રાઉન્ડ પ્લેનનો ઉપયોગ ત્રણથી પાંચ અલગ-અલગ સ્થિતિમાં થાય છે અને દરેક ગ્રાઉન્ડ પ્લેનમાં બહુવિધ ગ્રાઉન્ડ પાર્ટ્સ હોઈ શકે છે. આ માત્ર સર્કિટ બોર્ડના ઉત્પાદન ખર્ચને નિયંત્રિત કરતું નથી, પરંતુ EMI અને EMC પણ ઘટાડે છે.

જો તમે EMC ને ઓછું કરવા માંગો છો, તો ઓછી અવબાધ ગ્રાઉન્ડિંગ સિસ્ટમ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. મલ્ટિ-લેયર પીસીબીમાં, કોપર થીવિંગ અથવા સ્કેટર્ડ ગ્રાઉન્ડ પ્લેનને બદલે વિશ્વસનીય ગ્રાઉન્ડ પ્લેન હોવું શ્રેષ્ઠ છે, કારણ કે તે ઓછી અવબાધ ધરાવે છે, વર્તમાન પાથ પ્રદાન કરી શકે છે, શ્રેષ્ઠ રિવર્સ સિગ્નલ સ્ત્રોત છે.

સિગ્નલ જમીન પર પાછા ફરે તે સમયની લંબાઈ પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. સિગ્નલ અને સિગ્નલ સ્ત્રોત વચ્ચેનો સમય સમાન હોવો જોઈએ, અન્યથા તે એન્ટેના જેવી ઘટના પેદા કરશે, જે રેડિયેટેડ ઉર્જાને EMI નો ભાગ બનાવશે. એ જ રીતે, સિગ્નલ સ્ત્રોતમાં/થી વર્તમાનને પ્રસારિત કરતા નિશાન શક્ય તેટલા ટૂંકા હોવા જોઈએ. જો સ્ત્રોત પાથની લંબાઈ અને રીટર્ન પાથ સમાન ન હોય, તો ગ્રાઉન્ડ બાઉન્સ થશે, જે EMI પણ જનરેટ કરશે.

4. 90° કોણ ટાળો

EMI ઘટાડવા માટે, વાયરિંગ, વિયાસ અને અન્ય ઘટકોને 90° કોણ બનાવતા ટાળો, કારણ કે જમણો ખૂણો રેડિયેશન પેદા કરશે. આ ખૂણા પર, કેપેસિટેન્સ વધશે, અને લાક્ષણિક અવબાધ પણ બદલાશે, જે પ્રતિબિંબ અને પછી EMI તરફ દોરી જશે. 90° ખૂણાઓથી બચવા માટે, નિશાનને ઓછામાં ઓછા બે 45° ખૂણા પર ખૂણાઓ તરફ લઈ જવા જોઈએ.

5. સાવધાની સાથે વાયાનો ઉપયોગ કરો

લગભગ તમામ PCB લેઆઉટમાં, વિવિધ સ્તરો વચ્ચે વાહક જોડાણો પ્રદાન કરવા માટે વિઆસનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે. PCB લેઆઉટ એન્જિનિયરોએ ખાસ કરીને સાવચેત રહેવાની જરૂર છે કારણ કે વિઆસ ઇન્ડક્ટન્સ અને કેપેસીટન્સ જનરેટ કરશે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, તેઓ પ્રતિબિંબ પણ ઉત્પન્ન કરશે, કારણ કે જ્યારે ટ્રેસમાં via બનાવવામાં આવે ત્યારે લાક્ષણિકતા અવબાધ બદલાશે.

એ પણ યાદ રાખો કે વિઆસ ટ્રેસની લંબાઈ વધારશે અને તેને મેચ કરવાની જરૂર છે. જો તે વિભેદક ટ્રેસ હોય, તો વિઅસ શક્ય તેટલું ટાળવું જોઈએ. જો તે ટાળી શકાતું નથી, તો સિગ્નલ અને રીટર્ન પાથમાં વિલંબની ભરપાઈ કરવા માટે બંને ટ્રેસમાં વિઆસનો ઉપયોગ કરો.

6. કેબલ અને ભૌતિક રક્ષણ

ડિજિટલ સર્કિટ અને એનાલોગ કરંટ વહન કરતી કેબલ્સ પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ જનરેટ કરશે, જે EMC-સંબંધિત ઘણી સમસ્યાઓનું કારણ બને છે. જો ટ્વિસ્ટેડ-જોડી કેબલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો જોડાણનું સ્તર નીચું રાખવામાં આવશે અને ઉત્પન્ન થયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રને દૂર કરવામાં આવશે. ઉચ્ચ-આવર્તન સંકેતો માટે, એક ઢાલવાળી કેબલનો ઉપયોગ કરવો આવશ્યક છે, અને EMI દખલગીરીને દૂર કરવા માટે કેબલની આગળ અને પાછળ ગ્રાઉન્ડેડ હોવી આવશ્યક છે.

EMIને PCB સર્કિટમાં પ્રવેશતા અટકાવવા માટે ભૌતિક કવચ એ સિસ્ટમના સમગ્ર અથવા ભાગને મેટલ પેકેજ સાથે લપેટી છે. આ પ્રકારનું કવચ બંધ ગ્રાઉન્ડેડ કન્ડક્ટિવ કન્ટેનર જેવું છે, જે એન્ટેના લૂપનું કદ ઘટાડે છે અને EMI શોષી લે છે.