Anti-interferensi adalah mata rantai yang sangat penting dalam desain sirkuit modern, yang secara langsung mencerminkan kinerja dan keandalan keseluruhan sistem. Bagi para insinyur PCB, desain anti-interferensi adalah kunci dan poin tersulit yang harus dikuasai setiap orang.
Adanya gangguan pada papan PCB
Dalam penelitian sebenarnya, ditemukan bahwa ada empat interferensi utama dalam desain PCB: gangguan catu daya, gangguan saluran transmisi, kopling, dan interferensi elektromagnetik (EMI).
1. Kebisingan catu daya
Dalam rangkaian frekuensi tinggi, kebisingan catu daya memiliki pengaruh yang sangat jelas terhadap sinyal frekuensi tinggi. Oleh karena itu, persyaratan pertama untuk catu daya adalah kebisingan yang rendah. Di sini, lahan yang bersih sama pentingnya dengan sumber listrik yang bersih.
2. Saluran transmisi
Hanya ada dua jenis jalur transmisi yang mungkin ada dalam PCB: jalur strip dan jalur gelombang mikro. Masalah terbesar pada saluran transmisi adalah refleksi. Refleksi akan menimbulkan banyak masalah. Misalnya, sinyal beban akan menjadi superposisi dari sinyal asli dan sinyal gema, yang akan meningkatkan kesulitan analisis sinyal; refleksi akan menyebabkan kerugian kembali (return loss), yang akan mempengaruhi sinyal. Dampaknya sama seriusnya dengan dampak yang ditimbulkan oleh gangguan kebisingan tambahan.
3. Kopling
Sinyal interferensi yang dihasilkan oleh sumber interferensi menyebabkan interferensi elektromagnetik pada sistem kendali elektronik melalui saluran kopling tertentu. Metode penggandengan interferensi tidak lebih dari bekerja pada sistem kontrol elektronik melalui kabel, spasi, garis umum, dll. Analisis ini terutama mencakup jenis-jenis berikut: kopling langsung, kopling impedansi umum, kopling kapasitif, kopling induksi elektromagnetik, kopling radiasi, dll.
4. Interferensi elektromagnetik (EMI)
Interferensi elektromagnetik EMI memiliki dua jenis: interferensi terkonduksi dan interferensi terpancar. Interferensi yang dilakukan mengacu pada penggandengan (interferensi) sinyal pada satu jaringan listrik ke jaringan listrik lainnya melalui media konduktif. Interferensi terpancar mengacu pada sumber interferensi yang menggabungkan (interferensi) sinyalnya ke jaringan listrik lain melalui ruang. Dalam PCB berkecepatan tinggi dan desain sistem, saluran sinyal frekuensi tinggi, pin sirkuit terpadu, berbagai konektor, dll. dapat menjadi sumber interferensi radiasi dengan karakteristik antena, yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik dan mempengaruhi sistem lain atau subsistem lain dalam sistem. pekerjaan biasa.
Tindakan anti-interferensi PCB dan sirkuit
Desain anti-jamming pada papan sirkuit tercetak berkaitan erat dengan sirkuit spesifik. Selanjutnya kami hanya akan memberikan beberapa penjelasan tentang beberapa ukuran umum desain anti-jamming PCB.
1. Desain kabel listrik
Sesuai dengan ukuran arus papan sirkuit tercetak, coba tambah lebar saluran listrik untuk mengurangi resistansi loop. Pada saat yang sama, buatlah arah saluran listrik dan saluran tanah konsisten dengan arah transmisi data, yang membantu meningkatkan kemampuan anti-kebisingan.
2. Desain kabel ground
Pisahkan ground digital dari ground analog. Jika terdapat rangkaian logika dan rangkaian linier pada papan sirkuit, keduanya harus dipisahkan sebisa mungkin. Pengardean rangkaian frekuensi rendah harus diardekan secara paralel pada satu titik sebanyak mungkin. Jika pengkabelan sebenarnya sulit dilakukan, sebagian dapat dihubungkan secara seri dan kemudian dihubungkan ke ground secara paralel. Sirkuit frekuensi tinggi harus diardekan pada beberapa titik secara seri, kabel arde harus pendek dan tebal, dan foil ground area besar seperti kisi harus digunakan di sekitar komponen frekuensi tinggi.
Kabel ground harus setebal mungkin. Jika garis yang sangat tipis digunakan untuk kabel grounding, potensial grounding berubah seiring dengan arus, sehingga mengurangi resistensi kebisingan. Oleh karena itu, kabel ground harus ditebalkan agar dapat mengalirkan arus tiga kali lipat dari arus yang diijinkan pada papan cetak. Jika memungkinkan, kabel ground harus berada di atas 2~3mm.
Kabel ground membentuk loop tertutup. Untuk papan cetak yang hanya terdiri dari sirkuit digital, sebagian besar sirkuit groundingnya disusun dalam bentuk loop untuk meningkatkan ketahanan terhadap kebisingan.
3. Konfigurasi kapasitor pemisahan
Salah satu metode konvensional dalam desain PCB adalah dengan mengkonfigurasi kapasitor decoupling yang sesuai pada setiap bagian penting dari papan cetak.
Prinsip konfigurasi umum kapasitor decoupling adalah:
① Hubungkan kapasitor elektrolitik 10 ~ 100uf pada input daya. Jika memungkinkan, lebih baik menghubungkan ke 100uF atau lebih.
②Pada prinsipnya, setiap chip sirkuit terpadu harus dilengkapi dengan kapasitor keramik 0,01pF. Jika celah pada papan cetak tidak cukup, kapasitor 1-10pF dapat diatur untuk setiap 4~8 chip.
③Untuk perangkat dengan kemampuan anti-noise yang lemah dan perubahan daya yang besar saat dimatikan, seperti perangkat penyimpanan RAM dan ROM, kapasitor decoupling harus dihubungkan langsung antara saluran listrik dan saluran ground chip.
④ Kabel kapasitor tidak boleh terlalu panjang, terutama kapasitor bypass frekuensi tinggi tidak boleh memiliki kabel.
4. Metode untuk menghilangkan interferensi elektromagnetik dalam desain PCB
①Mengurangi loop: Setiap loop setara dengan antena, jadi kita perlu meminimalkan jumlah loop, luas loop, dan efek antena dari loop. Pastikan sinyal hanya memiliki satu jalur loop di dua titik mana pun, hindari loop buatan, dan coba gunakan lapisan daya.
②Pemfilteran: Pemfilteran dapat digunakan untuk mengurangi EMI baik pada saluran listrik maupun saluran sinyal. Ada tiga metode: decoupling kapasitor, filter EMI, dan komponen magnetik.
③Perisai.
④ Cobalah untuk mengurangi kecepatan perangkat frekuensi tinggi.
⑤ Meningkatkan konstanta dielektrik papan PCB dapat mencegah bagian frekuensi tinggi seperti saluran transmisi yang dekat dengan papan memancar ke luar; meningkatkan ketebalan papan PCB dan meminimalkan ketebalan garis mikrostrip dapat mencegah kabel elektromagnetik meluap dan juga mencegah radiasi.