PCB projektēšanā elektromagnētiskā savietojamība (EMC) un ar to saistītie elektromagnētiskie traucējumi (EMI) vienmēr ir bijušas divas galvenās problēmas, kas inženieriem izraisīja galvassāpes, it īpaši mūsdienu shēmas plates projektēšanā un komponentu iesaiņojumā sarūk, un oriģinālo iekārtu ražotājiem ir nepieciešama lielāka ātruma sistēmu situācija.

1. Crosstalk un vadi ir galvenie punkti

Elektroinstalācija ir īpaši svarīga, lai nodrošinātu normālu strāvas plūsmu. Ja strāva nāk no oscilatora vai citas līdzīgas ierīces, ir īpaši svarīgi noturēt strāvu atsevišķi no zemes plaknes vai neļaut strāvai darboties paralēli citai pēdai. Divi paralēli ātrgaitas signāli radīs EMC un EMI, īpaši šķērsrunu. Pretestības ceļam jābūt īsākajam, un atgriešanās strāvas ceļam jābūt pēc iespējas īsam. Atgriešanās ceļa izsekošanas garumam jābūt tādam pašam kā sūtīšanas pēdas garumam.

EMI viens tiek saukts par “pārkāptu elektroinstalāciju”, bet otrs ir “upuris vadu”. Induktivitātes un kapacitātes savienošana ietekmēs “upura” pēdas, pateicoties elektromagnētisko lauku klātbūtnei, tādējādi radot uz priekšu un apgriezti strāvas uz “upura izsekošanas”. Šajā gadījumā ripples tiks ģenerētas stabilā vidē, kur signāla transmisijas garums un uzņemšanas garums ir gandrīz vienādi.

Labi sabalansētā un stabilā elektroinstalācijas vidē izraisītajām strāvām vajadzētu atcelt viens otru, lai novērstu šķērsrunu. Tomēr mēs atrodamies nepilnīgā pasaulē, un šādas lietas nenotiks. Tāpēc mūsu mērķis ir samazināt visu pēdu šķērsrunu līdz minimumam. Ja platums starp paralēlajām līnijām ir divreiz lielāks par līniju platumu, šķērsruna efektu var samazināt līdz minimumam. Piemēram, ja izsekošanas platums ir 5 mil, minimālajam attālumam starp divām paralēlām skriešanas pēdām vajadzētu būt 10 miliem vai vairāk.

Tā kā turpina parādīties jauni materiāli un jauni komponenti, PCB dizaineriem jāturpina risināt elektromagnētisko saderību un traucējumu jautājumus.

2. Kondensatora atdalīšana

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

Svarīgs kondensatoru atdalīšanas noteikšanas princips ir tas, ka kondensatoram ar vismazāko kapacitātes vērtību jābūt pēc iespējas tuvāk ierīcei, lai samazinātu induktivitātes ietekmi uz pēdām. Šis konkrētais kondensators ir pēc iespējas tuvāk ierīces jaudas tapas vai jaudas pēdām un savienojiet kondensatora spilventiņu tieši ar Via vai zemes plakni. Ja izsekošana ir gara, izmantojiet vairākus vias, lai samazinātu zemes pretestību.

3. Zeminiet PCB

Svarīgs veids, kā samazināt EMI, ir PCB zemes plaknes izstrāde. Pirmais solis ir padarīt zemējuma laukumu pēc iespējas lielāku PCB shēmas plates kopējā laukumā, kas var samazināt emisiju, šķērsrunu un troksni. Pievienojot katru komponentu ar zemes punktu vai zemes plakni, jāpievērš īpaša uzmanība. Ja tas nav izdarīts, uzticamas zemes plaknes neitralizējošā iedarbība netiks pilnībā izmantota.

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

Ja vēlaties samazināt EMC, ļoti svarīga ir zema pretestības zemējuma sistēma. Daudzslāņu PCB labākais ir uzticama zemes plakne, nevis vara zaglis vai izkliedēta zemes plakne, jo tai ir zema pretestība, tā var nodrošināt pašreizējo ceļu, ir labākais apgrieztā signāla avots.

Ļoti svarīgs ir arī laika ilgums, kad signāls atgriežas 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 īsākām. Ja avota ceļa garums un atgriešanās ceļš nav vienāds, notiks zemes atlēciens, kas arī radīs EMI.

4. Izvairieties no 90 ° leņķa

Lai samazinātu EMI, izvairieties no elektroinstalācijas, vias un citiem komponentiem, kas veido 90 ° leņķi, jo taisnie leņķi radīs starojumu. Šajā stūrī palielināsies kapacitāte, un mainīsies arī raksturīgā pretestība, izraisot pārdomas un pēc tam EMI. Lai izvairītos no 90 ° leņķa, pēdas jānovērš uz stūriem vismaz divos 45 ° leņķos.

5. Izmantojiet vias piesardzīgi

Gandrīz visos PCB izkārtojumos VIA jāizmanto, lai nodrošinātu vadošus savienojumus starp dažādiem slāņiem. PCB izkārtojuma inženieriem jābūt īpaši uzmanīgiem, jo ​​VIA radīs induktivitāti un kapacitāti. Dažos gadījumos tie arī radīs pārdomas, jo raksturīgā pretestība mainīsies, kad tiek veikta VIA.

Atcerieties arī, ka Vias palielinās izsekošanas garumu un būs jāsaskaņo. Ja tā ir diferenciāla izsekošana, pēc iespējas jāizvairās no Vias. Ja no tā nevar izvairīties, izmantojiet vias abās pēdās, lai kompensētu kavēšanos signāla un atgriešanās ceļā.

6. Kabelis un fiziskā ekranēšana

Kabeļi, kas satur digitālās shēmas un analogās strāvas, radīs parazītu kapacitāti un induktivitāti, izraisot daudzas ar EMC saistītām problēmām. Ja tiek izmantots savīti pāra kabelis, savienojuma līmenis tiks saglabāts zems un ģenerētais magnētiskais lauks tiks novērsts. Augstas frekvences signāliem jāizmanto ekranēts kabelis, un kabeļa priekšpusei un aizmugurei jābūt iezemētai, lai novērstu EMI traucējumus.

Fiziskā ekranēšana ir visu sistēmas vai daļu iesaiņošana ar metāla paketi, lai neļautu EMI iekļūt PCB ķēdē. Šāda veida ekranēšana ir kā slēgts pamatots vadošs konteiners, kas samazina antenas cilpas izmēru un absorbē EMI.