Во дизајнот на ПХБ, електромагнетната компатибилност (EMC) и поврзаните електромагнетни пречки (EMI) отсекогаш биле два главни проблеми што предизвикувале главоболка кај инженерите, особено во денешниот дизајн на колото и пакувањето на компонентите се намалуваат, а ОЕМ бараат Ситуација на системи со поголема брзина.

1. Преслушувањето и жиците се клучните точки

Инсталирањето е особено важно за да се обезбеди нормален проток на струја. Ако струјата доаѓа од осцилатор или друг сличен уред, особено е важно да се задржи струјата одвоена од рамнината на заземјувањето или да не се дозволи струјата да тече паралелно со друга трага. Два паралелни сигнали со голема брзина ќе генерираат EMC и EMI, особено вкрстување. Патеката на отпорот мора да биде најкратка, а патеката на повратната струја мора да биде што е можно пократка. Должината на трагата на патеката за враќање треба да биде иста со должината на трагата за испраќање.

За EMI, едното се нарекува „прекршено ожичување“, а другото е „жртвувано ожичување“. Спојувањето на индуктивноста и капацитетот ќе влијае на трагата на „жртвата“ поради присуството на електромагнетни полиња, а со тоа генерирајќи напред и обратни струи на „трагата на жртвата“. Во овој случај, бранувањата ќе се генерираат во стабилна средина каде што должината на преносот и должината на приемот на сигналот се речиси еднакви.

Во добро балансирана и стабилна средина за поврзување со жици, индуцираните струи треба да се поништуваат една со друга за да се елиминира прекршувањето. Меѓутоа, ние сме во несовршен свет и такви работи нема да се случат. Затоа, нашата цел е да го сведеме на минимум вкрстувањето на сите траги. Ако ширината помеѓу паралелните линии е двапати поголема од ширината на линиите, ефектот на преслушувањето може да се минимизира. На пример, ако ширината на трагата е 5 милји, минималното растојание помеѓу две паралелни траки треба да биде 10 милји или повеќе.

Како што продолжуваат да се појавуваат нови материјали и нови компоненти, дизајнерите на ПХБ мора да продолжат да се занимаваат со проблеми со електромагнетната компатибилност и пречки.

2. Кондензатор за одвојување

Кондензаторите за одвојување може да ги намалат негативните ефекти од разговорот. Тие треба да се наоѓаат помеѓу иглата за напојување и заземјувањето на уредот за да се обезбеди ниска импеданса на наизменична струја и да се намали шумот и презборувањето. За да се постигне мала импеданса во широк опсег на фреквенции, треба да се користат повеќе кондензатори за одвојување.

Важен принцип за поставување на кондензатори за одвојување е дека кондензаторот со најмала вредност на капацитетот треба да биде што е можно поблиску до уредот за да се намали ефектот на индуктивност на трагата. Овој кондензатор е колку што е можно поблиску до иглата за напојување или трагата за напојување на уредот и поврзете ја подлогата на кондензаторот директно со рамнината на преку или заземјување. Ако трагата е долга, користете повеќекратни виси за да ја минимизирате импедансата на заземјувањето.

3. Заземјете ја ПХБ

Важен начин да се намали ЕМИ е да се дизајнира рамнината за заземјување на ПХБ. Првиот чекор е да се направи површината за заземјување колку што е можно поголема во рамките на вкупната површина на плочката на PCB, што може да ги намали емисиите, разговорите и бучавата. Мора да се внимава при поврзување на секоја компонента со точката на заземјување или рамнината на заземјувањето. Ако ова не се направи, неутрализирачкиот ефект на сигурна рамнина на земјата нема да биде целосно искористен.

Особено сложениот дизајн на ПХБ има неколку стабилни напони. Идеално, секој референтен напон има своја соодветна рамнина за заземјување. Меѓутоа, ако заземјниот слој е премногу, тоа ќе ги зголеми трошоците за производство на ПХБ и ќе ја направи цената превисока. Компромисот е да се користат копнените рамнини во три до пет различни позиции, а секоја рамнина може да содржи повеќе делови од земјата. Ова не само што ги контролира трошоците за производство на плочката, туку и ги намалува EMI и EMC.

Ако сакате да го минимизирате ЕМС, системот за заземјување со мала импеданса е многу важен. Во повеќеслојна ПХБ, најдобро е да имате сигурна рамнина за заземјување, наместо рамнина за крадење бакар или расфрлана земја, бидејќи има мала импеданса, може да обезбеди тековна патека, е најдобриот извор на обратен сигнал.

Должината на времето кога сигналот се враќа на земја е исто така многу важна. Времето помеѓу сигналот и изворот на сигналот мора да биде еднакво, инаку ќе произведе феномен налик на антена, со што зрачената енергија ќе биде дел од EMI. Слично на тоа, трагите што ја пренесуваат струјата до/од изворот на сигналот треба да бидат што е можно пократки. Ако должината на изворната патека и патеката за враќање не се еднакви, ќе се појави отскокнување на земјата, што исто така ќе генерира EMI.

4. Избегнувајте агол од 90°

Со цел да се намали EMI, избегнувајте поврзување со жици, виси и други компоненти да формираат агол од 90°, бидејќи правиот агол ќе генерира зрачење. Во овој агол, капацитетот ќе се зголеми, а карактеристичната импеданса исто така ќе се промени, што ќе доведе до рефлексии, а потоа и до EMI. За да се избегнат аглите од 90°, трагите треба да се насочат до аглите најмалку под два агли од 45°.

5. Користете ги визите со претпазливост

Речиси во сите распореди на ПХБ, мора да се користат виси за да се обезбедат спроводливи врски помеѓу различни слоеви. Инженерите за распоред на ПХБ треба да бидат особено внимателни затоа што визите ќе генерираат индуктивност и капацитивност. Во некои случаи, тие исто така ќе произведуваат рефлексии, бидејќи карактеристичната импеданса ќе се промени кога ќе се направи вија во трагата.

Исто така, запомнете дека визите ќе ја зголемат должината на трагата и ќе треба да се усогласат. Ако се работи за диференцијална трага, визите треба да се избегнуваат колку што е можно повеќе. Ако не може да се избегне, користете вии во двете траги за да ги надоместите доцнењата во сигналот и патеката за враќање.

6. Кабел и физичка заштита

Каблите што носат дигитални кола и аналогни струи ќе генерираат паразитска капацитивност и индуктивност, предизвикувајќи многу проблеми поврзани со ЕМС. Ако се користи кабел со искривен пар, нивото на спојката ќе се одржува ниско и генерираното магнетно поле ќе се елиминира. За сигнали со висока фреквенција, мора да се користи заштитен кабел, а предната и задната страна на кабелот мора да се заземјуваат за да се елиминираат пречките на EMI.

Физичката заштита е да се завитка целиот или дел од системот со метално пакување за да се спречи EMI да влезе во колото на ПХБ. Овој вид на заштита е како затворен заземјен проводен контејнер, кој ја намалува големината на јамката на антената и го апсорбира EMI.