PCB დიზაინში, ელექტრომაგნიტური თავსებადობა (EMC) და მასთან დაკავშირებული ელექტრომაგნიტური ჩარევა (EMI) ყოველთვის იყო ორი მთავარი პრობლემა, რაც ინჟინერებს თავის ტკივილს უქმნიდა, განსაკუთრებით დღევანდელი მიკროსქემის დაფის დიზაინში და კომპონენტების შეფუთვაში მცირდება და OEM-ები მოითხოვს უფრო მაღალი სიჩქარის სისტემების მდგომარეობას.

1. ჯვარი და გაყვანილობა არის ძირითადი პუნქტები

გაყვანილობა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია დენის ნორმალური დინების უზრუნველსაყოფად. თუ დენი მოდის ოსცილატორიდან ან სხვა მსგავსი მოწყობილობიდან, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რომ დენი დარჩეს მიწის სიბრტყისგან განცალკევებულად, ან არ დაუშვას დენი სხვა კვალის პარალელურად. ორი პარალელური მაღალსიჩქარიანი სიგნალი წარმოქმნის EMC და EMI, განსაკუთრებით crosstalk. წინააღმდეგობის გზა უნდა იყოს უმოკლესი, ხოლო დაბრუნების დენის გზა უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე. დაბრუნების ბილიკის სიგრძე უნდა იყოს იგივე, რაც გაგზავნის კვალი.

EMI-სთვის ერთს ეწოდება "დარღვევის გაყვანილობა" და მეორეს "დაზარალებული გაყვანილობა". ინდუქციისა და ტევადობის შეერთება გავლენას მოახდენს "მსხვერპლის" კვალზე ელექტრომაგნიტური ველების არსებობის გამო, რითაც წარმოქმნის წინა და საპირისპირო დენებს "მსხვერპლის კვალზე". ამ შემთხვევაში, ტალღები წარმოიქმნება სტაბილურ გარემოში, სადაც გადაცემის სიგრძე და სიგნალის მიღების სიგრძე თითქმის თანაბარია.

კარგად დაბალანსებული და სტაბილური გაყვანილობის გარემოში, ინდუცირებული დენები უნდა გააუქმოს ერთმანეთი, რათა აღმოიფხვრას ჯვარი. თუმცა, ჩვენ არასრულყოფილ სამყაროში ვართ და ასეთი რამ არ მოხდება. ამიტომ, ჩვენი მიზანია შევინარჩუნოთ ყველა კვალის შეჯახება მინიმუმამდე. თუ პარალელურ ხაზებს შორის სიგანე ორჯერ აღემატება ხაზების სიგანეს, შეჯვარების ეფექტი შეიძლება მინიმუმამდე შემცირდეს. მაგალითად, თუ კვალის სიგანე არის 5 მილი, მინიმალური მანძილი ორ პარალელურად გაშვებულ კვალს შორის უნდა იყოს 10 მილი ან მეტი.

ახალი მასალებისა და ახალი კომპონენტების გამოჩენასთან ერთად, PCB დიზაინერებმა უნდა გააგრძელონ ელექტრომაგნიტური თავსებადობისა და ჩარევის საკითხები.

2. გამყოფი კონდენსატორი

კონდენსატორების გათიშვამ შეიძლება შეამციროს ჯვარედინი საუბრების უარყოფითი შედეგები. ისინი უნდა იყოს განლაგებული ელექტრომომარაგების პინსა და მოწყობილობის დამიწის წვეთს შორის, რათა უზრუნველყონ დაბალი AC წინაღობა და შეამცირონ ხმაური და ჯვარი. დაბალი წინაღობის მისაღწევად ფართო სიხშირის დიაპაზონში, უნდა იქნას გამოყენებული მრავალი განმუხტვის კონდენსატორი.

გამყოფი კონდენსატორების განთავსების მნიშვნელოვანი პრინციპია ის, რომ კონდენსატორი ყველაზე მცირე ტევადობის მნიშვნელობით უნდა იყოს რაც შეიძლება ახლოს მოწყობილობასთან, რათა შემცირდეს ინდუქციური ეფექტი კვალზე. ეს კონკრეტული კონდენსატორი რაც შეიძლება ახლოს არის მოწყობილობის დენის პინთან ან დენის კვალთან და დააკავშირეთ კონდენსატორის ბალიშები პირდაპირ ხაზთან ან დამიწების სიბრტყესთან. თუ კვალი გრძელია, გამოიყენეთ მრავლობითი ხაზები, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოთ მიწის წინაღობა.

3. დაფქული PCB

EMI-ს შემცირების მნიშვნელოვანი გზაა PCB მიწის სიბრტყის დიზაინი. პირველი ნაბიჯი არის დამიწების ფართობის რაც შეიძლება დიდი ზომის გაკეთება PCB მიკროსქემის მთლიანი ფართობის ფარგლებში, რამაც შეიძლება შეამციროს ემისიები, ჯვარედინი და ხმაური. განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო თითოეული კომპონენტის დამიწის წერტილთან ან მიწის სიბრტყესთან დაკავშირებისას. თუ ეს არ გაკეთებულა, საიმედო სახმელეთო თვითმფრინავის ნეიტრალიზაციის ეფექტი სრულად არ იქნება გამოყენებული.

განსაკუთრებით რთულ PCB დიზაინს აქვს რამდენიმე სტაბილური ძაბვა. იდეალურ შემთხვევაში, თითოეულ საცნობარო ძაბვას აქვს საკუთარი შესაბამისი მიწის სიბრტყე. თუმცა, თუ მიწის ფენა ძალიან ბევრია, ეს გაზრდის PCB-ის წარმოების ღირებულებას და ფასს ძალიან ამაღლებს. კომპრომისი არის სახმელეთო თვითმფრინავების გამოყენება სამიდან ხუთ განსხვავებულ პოზიციაზე და თითოეული მიწის სიბრტყე შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე მიწის ნაწილს. ეს არა მხოლოდ აკონტროლებს მიკროსქემის დაფის წარმოების ღირებულებას, არამედ ამცირებს EMI და EMC.

თუ გსურთ მინიმუმამდე დაიყვანოთ EMC, დაბალი წინაღობის დამიწების სისტემა ძალიან მნიშვნელოვანია. მრავალშრიანი PCB-ში უმჯობესია გქონდეთ საიმედო დამიწის სიბრტყე, ვიდრე სპილენძის ქურდი ან გაფანტული გრუნტის თვითმფრინავი, რადგან მას აქვს დაბალი წინაღობა, შეუძლია უზრუნველყოს მიმდინარე გზა, არის საუკეთესო საპირისპირო სიგნალის წყარო.

ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია სიგნალის მიწაზე დაბრუნების დრო. დრო სიგნალსა და სიგნალის წყაროს შორის უნდა იყოს თანაბარი, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის წარმოქმნის ანტენის მსგავს ფენომენს, რაც გამოსხივებულ ენერგიას EMI-ის ნაწილად აქცევს. ანალოგიურად, კვალი, რომელიც გადასცემს დენს/სიგნალის წყაროს, უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე. თუ წყაროს და დაბრუნების ბილიკის სიგრძე არ არის ტოლი, მოხდება ადგილზე გადახტომა, რომელიც ასევე წარმოქმნის EMI-ს.

4. მოერიდეთ 90° კუთხეს

EMI შემცირების მიზნით, თავიდან აიცილოთ გაყვანილობა, ვიზები და სხვა კომპონენტები, რომლებიც ქმნიან 90° კუთხეს, რადგან სწორი კუთხე წარმოქმნის რადიაციას. ამ კუთხეში, ტევადობა გაიზრდება და დამახასიათებელი წინაღობა ასევე შეიცვლება, რაც გამოიწვევს ასახვას და შემდეგ EMI-ს. 90° კუთხის თავიდან აცილების მიზნით, კვალი უნდა მიიტანოს კუთხეებში მინიმუმ ორი 45° კუთხით.

5. გამოიყენეთ ვიები სიფრთხილით

PCB-ის თითქმის ყველა განლაგებაში, ვიასი უნდა იყოს გამოყენებული სხვადასხვა ფენებს შორის გამტარ კავშირების უზრუნველსაყოფად. PCB განლაგების ინჟინრები განსაკუთრებით ფრთხილად უნდა იყვნენ, რადგან vias წარმოქმნის ინდუქციურობას და ტევადობას. ზოგიერთ შემთხვევაში, ისინი ასევე წარმოქმნიან არეკვლას, რადგან დამახასიათებელი წინაღობა შეიცვლება, როდესაც კვალში კეთდება via.

ასევე გახსოვდეთ, რომ vias გაზრდის ტრასის სიგრძეს და საჭიროებს შესაბამისობას. თუ ეს არის დიფერენციალური კვალი, ვიზები მაქსიმალურად უნდა იქნას აცილებული. თუ ამის თავიდან აცილება შეუძლებელია, გამოიყენეთ vias ორივე კვალში სიგნალის და დაბრუნების გზაზე შეფერხებების კომპენსაციისთვის.

6. კაბელი და ფიზიკური ფარი

ციფრული სქემების და ანალოგური დენების მატარებელი კაბელები წარმოქმნიან პარაზიტულ ტევადობას და ინდუქციურობას, რაც იწვევს EMC-თან დაკავშირებულ ბევრ პრობლემას. თუ გრეხილი წყვილის კაბელი გამოიყენება, შეერთების დონე დაბალ დონეზე დარჩება და წარმოქმნილი მაგნიტური ველი აღმოიფხვრება. მაღალი სიხშირის სიგნალებისთვის გამოყენებული უნდა იყოს დაცული კაბელი, ხოლო კაბელის წინა და უკანა მხარე უნდა იყოს დასაბუთებული EMI ჩარევის აღმოსაფხვრელად.

ფიზიკური დაცვა არის სისტემის მთლიანი ან ნაწილის შეფუთვა ლითონის შეფუთვით, რათა თავიდან აიცილოს EMI PCB წრეში შესვლისგან. ამგვარი დამცავი დახურული დამიწებული გამტარ კონტეინერის მსგავსია, რომელიც ამცირებს ანტენის მარყუჟის ზომას და შთანთქავს EMI-ს.