PCB രൂപകൽപ്പനയിൽ, വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യതയും (EMC) അനുബന്ധ വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടലും (EMI) എല്ലായ്‌പ്പോഴും എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് തലവേദന സൃഷ്ടിക്കുന്ന രണ്ട് പ്രധാന പ്രശ്‌നങ്ങളാണ്, പ്രത്യേകിച്ചും ഇന്നത്തെ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് രൂപകൽപ്പനയിലും ഘടക പാക്കേജിംഗിലും ചുരുങ്ങുകയാണ്, കൂടാതെ OEM-കൾക്ക് ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള സംവിധാനങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.
1. ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കും വയറിംഗും പ്രധാന പോയിൻ്റുകളാണ്
വൈദ്യുതധാരയുടെ സാധാരണ ഒഴുക്ക് ഉറപ്പാക്കാൻ വയറിംഗ് വളരെ പ്രധാനമാണ്. ഒരു ഓസിലേറ്ററിൽ നിന്നോ അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ മറ്റ് ഉപകരണത്തിൽ നിന്നോ ആണ് കറൻ്റ് വരുന്നതെങ്കിൽ, കറൻ്റ് ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിൽ നിന്ന് വേറിട്ട് നിർത്തുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്, അല്ലെങ്കിൽ മറ്റൊരു ട്രെയ്‌സിന് സമാന്തരമായി കറൻ്റ് പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കരുത്. രണ്ട് സമാന്തര ഹൈ-സ്പീഡ് സിഗ്നലുകൾ EMC, EMI എന്നിവ സൃഷ്ടിക്കും, പ്രത്യേകിച്ച് ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക്. പ്രതിരോധ പാത ഏറ്റവും ചെറുതായിരിക്കണം, കൂടാതെ റിട്ടേൺ കറൻ്റ് പാത്ത് കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം. റിട്ടേൺ പാത്ത് ട്രെയ്‌സിൻ്റെ ദൈർഘ്യം അയയ്‌ക്കുന്ന ട്രെയ്‌സിൻ്റെ ദൈർഘ്യത്തിന് തുല്യമായിരിക്കണം.
EMI-യെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഒന്നിനെ "ലംഘന വയറിംഗ്" എന്നും മറ്റൊന്ന് "ഇരയായ വയറിംഗ്" എന്നും വിളിക്കുന്നു. വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം മൂലം ഇൻഡക്‌റ്റൻസും കപ്പാസിറ്റൻസും കൂട്ടിച്ചേർത്ത് "ഇര" ട്രെയ്‌സിനെ ബാധിക്കും, അതുവഴി "ഇരയുടെ ട്രെയ്‌സിൽ" മുന്നോട്ടും വിപരീതമായും വൈദ്യുതധാരകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, സിഗ്നലിൻ്റെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൈർഘ്യവും റിസപ്ഷൻ ദൈർഘ്യവും ഏതാണ്ട് തുല്യമായ സ്ഥിരതയുള്ള പരിതസ്ഥിതിയിൽ തരംഗങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും.
നന്നായി സന്തുലിതവും സുസ്ഥിരവുമായ വയറിംഗ് പരിതസ്ഥിതിയിൽ, ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് ഇല്ലാതാക്കാൻ പ്രേരിത വൈദ്യുതധാരകൾ പരസ്പരം റദ്ദാക്കണം. എന്നിരുന്നാലും, നാം അപൂർണമായ ഒരു ലോകത്തിലാണ്, അത്തരം കാര്യങ്ങൾ സംഭവിക്കുകയില്ല. അതിനാൽ, എല്ലാ ട്രെയ്‌സുകളുടെയും ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് മിനിമം ആയി നിലനിർത്തുക എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം. സമാന്തര വരകൾക്കിടയിലുള്ള വീതി ലൈനുകളുടെ വീതിയുടെ ഇരട്ടിയാണെങ്കിൽ, ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിൻ്റെ പ്രഭാവം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, ട്രെയ്സ് വീതി 5 മില്ലി ആണെങ്കിൽ, രണ്ട് സമാന്തര റണ്ണിംഗ് ട്രെയ്സുകൾ തമ്മിലുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദൂരം 10 മില്ലിലോ അതിൽ കൂടുതലോ ആയിരിക്കണം.
പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളും പുതിയ ഘടകങ്ങളും ദൃശ്യമാകുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, പിസിബി ഡിസൈനർമാർ വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യതയും ഇടപെടൽ പ്രശ്നങ്ങളും കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് തുടരണം.
2. ഡീകൂപ്പിംഗ് കപ്പാസിറ്റർ
കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഡീകൂപ്പ് ചെയ്യുന്നത് ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിൻ്റെ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ കുറയ്ക്കും. കുറഞ്ഞ എസി ഇംപെഡൻസ് ഉറപ്പാക്കാനും ശബ്ദവും ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കും കുറയ്ക്കാനും അവ പവർ സപ്ലൈ പിന്നിനും ഉപകരണത്തിൻ്റെ ഗ്രൗണ്ട് പിന്നിനും ഇടയിലായിരിക്കണം. വിശാലമായ ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ കുറഞ്ഞ ഇംപെഡൻസ് നേടുന്നതിന്, ഒന്നിലധികം ഡീകൂപ്പിംഗ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കണം.
ഡീകൂപ്ലിംഗ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന തത്വം, ഏറ്റവും ചെറിയ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യമുള്ള കപ്പാസിറ്റർ, ട്രേസിലെ ഇൻഡക്‌ടൻസ് പ്രഭാവം കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഉപകരണത്തോട് കഴിയുന്നത്ര അടുത്തായിരിക്കണം എന്നതാണ്. ഈ പ്രത്യേക കപ്പാസിറ്റർ ഉപകരണത്തിൻ്റെ പവർ പിൻ അല്ലെങ്കിൽ പവർ ട്രെയ്‌സിന് കഴിയുന്നത്ര അടുത്താണ്, കൂടാതെ കപ്പാസിറ്ററിൻ്റെ പാഡ് വഴി അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിലേക്ക് നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കുക. ട്രെയ്സ് ദൈർഘ്യമേറിയതാണെങ്കിൽ, ഗ്രൗണ്ട് ഇംപെഡൻസ് കുറയ്ക്കാൻ ഒന്നിലധികം വിയാകൾ ഉപയോഗിക്കുക.
3. പിസിബി ഗ്രൗണ്ട് ചെയ്യുക
ഇഎംഐ കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന മാർഗം പിസിബി ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക എന്നതാണ്. പിസിബി സർക്യൂട്ട് ബോർഡിൻ്റെ മൊത്തം വിസ്തൃതിയിൽ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ഏരിയ കഴിയുന്നത്ര വലുതാക്കുക എന്നതാണ് ആദ്യപടി, ഇത് എമിഷൻ, ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക്, ശബ്ദം എന്നിവ കുറയ്ക്കും. ഓരോ ഘടകങ്ങളും ഗ്രൗണ്ട് പോയിൻ്റിലേക്കോ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിലേക്കോ ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ പ്രത്യേകം ശ്രദ്ധിക്കണം. ഇത് ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ, വിശ്വസനീയമായ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിൻ്റെ ന്യൂട്രലൈസിംഗ് പ്രഭാവം പൂർണ്ണമായി ഉപയോഗിക്കില്ല.
പ്രത്യേകിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ പിസിബി രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് നിരവധി സ്ഥിരതയുള്ള വോൾട്ടേജുകളുണ്ട്. ഓരോ റഫറൻസ് വോൾട്ടേജിനും അതിൻ്റേതായ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ ഉണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, ഗ്രൗണ്ട് ലെയർ വളരെ കൂടുതലാണെങ്കിൽ, അത് പിസിബിയുടെ നിർമ്മാണ ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും വില വളരെ ഉയർന്നതാക്കുകയും ചെയ്യും. മൂന്ന് മുതൽ അഞ്ച് വരെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥാനങ്ങളിൽ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് ഒത്തുതീർപ്പ്, ഓരോ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിലും ഒന്നിലധികം ഗ്രൗണ്ട് ഭാഗങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം. ഇത് സർക്യൂട്ട് ബോർഡിൻ്റെ നിർമ്മാണ ചെലവ് നിയന്ത്രിക്കുക മാത്രമല്ല, EMI, EMC എന്നിവ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
നിങ്ങൾക്ക് ഇഎംസി കുറയ്ക്കണമെങ്കിൽ, കുറഞ്ഞ ഇംപെഡൻസ് ഗ്രൗണ്ടിംഗ് സിസ്റ്റം വളരെ പ്രധാനമാണ്. ഒരു മൾട്ടി-ലെയർ പിസിബിയിൽ, ചെമ്പ് മോഷ്ടിക്കുന്നതോ ചിതറിക്കിടക്കുന്നതോ ആയ ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനേക്കാൾ വിശ്വസനീയമായ ഒരു ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിൻ ഉണ്ടായിരിക്കുന്നതാണ് നല്ലത്, കാരണം ഇതിന് കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധമുണ്ട്, നിലവിലെ പാത നൽകാൻ കഴിയും, മികച്ച റിവേഴ്സ് സിഗ്നൽ ഉറവിടം .
സിഗ്നൽ ഭൂമിയിലേക്ക് മടങ്ങുന്ന സമയത്തിൻ്റെ ദൈർഘ്യവും വളരെ പ്രധാനമാണ്. സിഗ്നലിനും സിഗ്നൽ സ്രോതസ്സിനും ഇടയിലുള്ള സമയം തുല്യമായിരിക്കണം, അല്ലാത്തപക്ഷം അത് ആൻ്റിന പോലുള്ള ഒരു പ്രതിഭാസം സൃഷ്ടിക്കും, ഇത് വികിരണം ചെയ്ത ഊർജ്ജത്തെ EMI-യുടെ ഭാഗമാക്കും. അതുപോലെ, സിഗ്നൽ സ്രോതസ്സിലേക്ക് കറൻ്റ് കൈമാറുന്ന ട്രെയ്സുകൾ കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം. ഉറവിട പാതയുടെയും മടക്ക പാതയുടെയും നീളം തുല്യമല്ലെങ്കിൽ, ഗ്രൗണ്ട് ബൗൺസ് സംഭവിക്കും, അത് ഇഎംഐയും സൃഷ്ടിക്കും.
4. 90° ആംഗിൾ ഒഴിവാക്കുക
EMI കുറയ്ക്കുന്നതിന്, 90° ആംഗിൾ രൂപപ്പെടുന്ന വയറിംഗ്, വയാസ്, മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ ഒഴിവാക്കുക, കാരണം വലത് കോണുകൾ റേഡിയേഷൻ സൃഷ്ടിക്കും. ഈ കോണിൽ, കപ്പാസിറ്റൻസ് വർദ്ധിക്കും, കൂടാതെ സ്വഭാവ ഇംപെഡൻസും മാറും, ഇത് പ്രതിഫലനങ്ങളിലേക്കും തുടർന്ന് ഇഎംഐയിലേക്കും നയിക്കും. 90° കോണുകൾ ഒഴിവാക്കാൻ, ട്രെയ്സുകൾ കുറഞ്ഞത് രണ്ട് 45° കോണുകളിലെങ്കിലും മൂലകളിലേക്ക് നയിക്കണം.
5. ജാഗ്രതയോടെ വയാസ് ഉപയോഗിക്കുക
മിക്കവാറും എല്ലാ പിസിബി ലേഔട്ടുകളിലും, വ്യത്യസ്ത ലെയറുകൾക്കിടയിൽ ചാലക കണക്ഷനുകൾ നൽകാൻ വയാസ് ഉപയോഗിക്കണം. പിസിബി ലേഔട്ട് എഞ്ചിനീയർമാർ പ്രത്യേകം ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതുണ്ട്, കാരണം വിയാസ് ഇൻഡക്‌ടൻസും കപ്പാസിറ്റൻസും സൃഷ്ടിക്കും. ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, അവ പ്രതിഫലനങ്ങളും ഉത്പാദിപ്പിക്കും, കാരണം ട്രെയ്‌സിൽ ഒരു വഴി നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ സ്വഭാവ ഇംപെഡൻസ് മാറും.
വിയാസ് ട്രെയ്‌സിൻ്റെ ദൈർഘ്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും പൊരുത്തപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ടെന്നും ഓർമ്മിക്കുക. ഇത് ഒരു ഡിഫറൻഷ്യൽ ട്രെയ്സ് ആണെങ്കിൽ, കഴിയുന്നത്ര വിയാസ് ഒഴിവാക്കണം. ഇത് ഒഴിവാക്കാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, സിഗ്നലിലെയും മടക്ക പാതയിലെയും കാലതാമസം നികത്താൻ രണ്ട് ട്രെയ്സുകളിലും വയാസ് ഉപയോഗിക്കുക.
6. കേബിളും ഫിസിക്കൽ ഷീൽഡിംഗും
ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളും അനലോഗ് കറൻ്റുകളും വഹിക്കുന്ന കേബിളുകൾ പാരാസൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്റൻസും ഇൻഡക്‌ടൻസും സൃഷ്ടിക്കും, ഇത് ഇഎംസിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു. ഒരു ട്വിസ്റ്റഡ്-ജോഡി കേബിൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, കപ്ലിംഗ് ലെവൽ കുറവായി നിലനിർത്തുകയും ജനറേറ്റഡ് കാന്തികക്ഷേത്രം ഇല്ലാതാക്കുകയും ചെയ്യും. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള സിഗ്നലുകൾക്കായി, ഒരു ഷീൽഡ് കേബിൾ ഉപയോഗിക്കണം, EMI ഇടപെടൽ ഇല്ലാതാക്കാൻ കേബിളിൻ്റെ മുൻഭാഗവും പിൻഭാഗവും നിലത്തിരിക്കണം.
പിസിബി സർക്യൂട്ടിലേക്ക് ഇഎംഐ പ്രവേശിക്കുന്നത് തടയാൻ സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ മുഴുവനായോ ഭാഗമോ ഒരു മെറ്റൽ പാക്കേജ് ഉപയോഗിച്ച് പൊതിയുന്നതാണ് ഫിസിക്കൽ ഷീൽഡിംഗ്. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഷീൽഡിംഗ് ഒരു അടഞ്ഞ ഗ്രൗണ്ടഡ് കണ്ടക്റ്റീവ് കണ്ടെയ്നർ പോലെയാണ്, ഇത് ആൻ്റിന ലൂപ്പിൻ്റെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കുകയും EMI ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.