PCB projektēšanā elektromagnētiskā saderība (EMC) un ar to saistītie elektromagnētiskie traucējumi (EMI) vienmēr ir bijušas divas galvenās problēmas, kas inženieriem ir sagādājušas galvassāpes, jo īpaši mūsdienu shēmas plates dizains un komponentu iepakojums sarūk, un oriģinālo iekārtu ražotājiem ir nepieciešamas lielāka ātruma sistēmas.

1. Šķērsruna un elektroinstalācija ir galvenie punkti

Elektroinstalācija ir īpaši svarīga, lai nodrošinātu normālu strāvas plūsmu. Ja strāva nāk no oscilatora vai citas līdzīgas ierīces, īpaši svarīgi ir turēt strāvu atsevišķi no iezemētās plaknes vai neļaut strāvai darboties paralēli citai pēdai. Divi paralēli ātrgaitas signāli radīs EMC un EMI, īpaši šķērsrunu. Pretestības ceļam jābūt visīsākajam, un atgriešanās strāvas ceļam jābūt pēc iespējas īsākam. Atgriešanās ceļa trases garumam jābūt tādam pašam kā nosūtīšanas trases garumam.

EMI gadījumā vienu sauc par “pārkāptu elektroinstalāciju”, bet otru sauc par “cietušo vadu”. Induktivitātes un kapacitātes savienojums ietekmēs “upura” izsekojamību elektromagnētisko lauku klātbūtnes dēļ, tādējādi ģenerējot uz “upura pēdas” uz priekšu un atpakaļgaitas strāvu. Šajā gadījumā viļņi tiks ģenerēti stabilā vidē, kur signāla pārraides garums un uztveršanas garums ir gandrīz vienāds.

Labi līdzsvarotā un stabilā elektroinstalācijas vidē inducētajām strāvām vajadzētu vienai otru izslēgt, lai novērstu šķērsrunu. Tomēr mēs esam nepilnīgā pasaulē, un tādas lietas nenotiks. Tāpēc mūsu mērķis ir samazināt visu pēdu šķērsrunu līdz minimumam. Ja platums starp paralēlām līnijām ir divreiz lielāks par līniju platumu, šķērsrunas efektu var samazināt. Piemēram, ja trases platums ir 5 jūdzes, minimālajam attālumam starp divām paralēlām skriešanas trasēm jābūt 10 jūdzes vai vairāk.

Tā kā turpina parādīties jauni materiāli un jaunas sastāvdaļas, PCB dizaineriem jāturpina risināt elektromagnētiskās saderības un traucējumu problēmas.

2. Atsaistes kondensators

Kondensatoru atvienošana var samazināt šķērsruna nelabvēlīgo ietekmi. Tiem jāatrodas starp barošanas avota tapu un ierīces zemējuma tapu, lai nodrošinātu zemu maiņstrāvas pretestību un samazinātu troksni un šķērsrunu. Lai sasniegtu zemu pretestību plašā frekvenču diapazonā, jāizmanto vairāki atdalīšanas kondensatori.

Svarīgs atsaistes kondensatoru izvietošanas princips ir tāds, ka kondensatoram ar mazāko kapacitātes vērtību jāatrodas pēc iespējas tuvāk ierīcei, lai samazinātu induktivitātes ietekmi uz trases. Šis konkrētais kondensators ir pēc iespējas tuvāk ierīces barošanas tapai vai jaudas pēdai, un kondensatora paliktni pievienojiet tieši caurejai vai iezemējumam. Ja trase ir gara, izmantojiet vairākas caurejas, lai samazinātu zemes pretestību.

3. Iezemējiet PCB

Svarīgs veids, kā samazināt EMI, ir PCB zemes plaknes projektēšana. Pirmais solis ir padarīt zemējuma laukumu pēc iespējas lielāku PCB shēmas plates kopējā platībā, kas var samazināt emisiju, šķērsrunu un troksni. Savienojot katru komponentu ar zemējuma punktu vai iezemējuma plati, jāievēro īpaša piesardzība. Ja tas nav izdarīts, uzticamas iezemētās plaknes neitralizējošais efekts netiks pilnībā izmantots.

Īpaši sarežģītai PCB konstrukcijai ir vairāki stabili spriegumi. Ideālā gadījumā katram atskaites spriegumam ir sava atbilstošā iezemējuma plakne. Tomēr, ja zemes slānis ir pārāk daudz, tas palielinās PCB ražošanas izmaksas un padarīs cenu pārāk augstu. Kompromiss ir izmantot iezemētās plaknes trīs līdz piecās dažādās pozīcijās, un katrā iezemētā plaknē var būt vairākas iezemētas daļas. Tas ne tikai kontrolē shēmas plates ražošanas izmaksas, bet arī samazina EMI un EMC.

Ja vēlaties samazināt EMC, zemas pretestības zemējuma sistēma ir ļoti svarīga. Daudzslāņu PCB vislabāk ir izmantot uzticamu iezemējuma plakni, nevis vara zagļu vai izkliedētu iezemējuma plakni, jo tai ir zema pretestība, tā var nodrošināt strāvas ceļu, ir labākais reversā signāla avots.

Ļoti svarīgs ir arī signāla atgriešanās laiks zemē. Laikam starp signālu un signāla avotu jābūt vienādam, pretējā gadījumā tas radīs antenai līdzīgu parādību, padarot izstaroto enerģiju par EMI daļu. Tāpat pēdām, kas pārraida strāvu uz/no signāla avota, jābūt pēc iespējas īsām. Ja avota ceļa un atgriešanās ceļa garums nav vienāds, notiks zemes atsitiens, kas arī ģenerēs EMI.

4. Izvairieties no 90° leņķa

Lai samazinātu EMI, izvairieties no elektroinstalācijas, caurumiem un citām sastāvdaļām, kas veido 90° leņķi, jo taisnleņķis radīs starojumu. Šajā stūrī palielināsies kapacitāte, un mainīsies arī raksturīgā pretestība, kas novedīs pie pārdomas un pēc tam EMI. Lai izvairītos no 90° leņķiem, pēdas jānovirza līdz stūriem vismaz divos 45° leņķos.

5. Izmantojiet vias piesardzīgi

Gandrīz visos PCB izkārtojumos ir jāizmanto caurumi, lai nodrošinātu vadošus savienojumus starp dažādiem slāņiem. PCB izkārtojuma inženieriem jābūt īpaši uzmanīgiem, jo ​​caurumi radīs induktivitāti un kapacitāti. Dažos gadījumos tie radīs arī atspulgus, jo raksturīgā pretestība mainīsies, kad trasē tiks izveidots caurums.

Atcerieties arī, ka VIs palielinās trases garumu un ir jāsaskaņo. Ja tā ir diferenciāla pēda, pēc iespējas jāizvairās no caurumiem. Ja no tā nevar izvairīties, izmantojiet caurumus abās trasēs, lai kompensētu signāla un atgriešanās ceļa aizkavēšanos.

6. Kabeļu un fiziskā ekranēšana

Kabeļi, kuros ir digitālās shēmas un analogās strāvas, radīs parazitāro kapacitāti un induktivitāti, izraisot daudzas ar EMC saistītas problēmas. Ja tiek izmantots vītā pāra kabelis, savienojuma līmenis tiks uzturēts zemā līmenī un radītais magnētiskais lauks tiks novērsts. Augstfrekvences signāliem ir jāizmanto ekranēts kabelis, un kabeļa priekšpusei un aizmugurē jābūt iezemētām, lai novērstu EMI traucējumus.

Fiziskā ekranēšana ir visas sistēmas vai tās daļas aptīšana ar metāla iepakojumu, lai novērstu EMI iekļūšanu PCB ķēdē. Šāda veida ekranējums ir kā slēgts, iezemēts vadošs konteiners, kas samazina antenas cilpas izmēru un absorbē EMI.