Dalam reka bentuk PCB, keserasian elektromagnet (EMC) dan gangguan elektromagnet (EMI) yang berkaitan sentiasa menjadi dua masalah utama yang menyebabkan jurutera sakit kepala, terutamanya dalam reka bentuk papan litar hari ini dan pembungkusan komponen semakin mengecut, dan OEM memerlukan sistem berkelajuan tinggi Situasi.

1. Crosstalk dan pendawaian adalah perkara utama

Pendawaian amat penting untuk memastikan aliran arus normal. Jika arus datang daripada pengayun atau peranti lain yang serupa, adalah amat penting untuk memastikan arus berasingan daripada satah tanah, atau tidak membiarkan arus berjalan selari dengan jejak yang lain. Dua isyarat kelajuan tinggi selari akan menjana EMC dan EMI, terutamanya crosstalk. Laluan rintangan mestilah yang terpendek, dan laluan arus balik mestilah sesingkat mungkin. Panjang jejak laluan kembali hendaklah sama dengan panjang jejak hantar.

Untuk EMI, satu dipanggil "pendawaian yang dilanggar" dan satu lagi adalah "pendawaian mangsa". Gandingan induktansi dan kapasitansi akan menjejaskan kesan "mangsa" disebabkan oleh kehadiran medan elektromagnet, dengan itu menghasilkan arus ke hadapan dan terbalik pada "jejak mangsa". Dalam kes ini, riak akan dijana dalam persekitaran yang stabil di mana panjang penghantaran dan panjang penerimaan isyarat adalah hampir sama.

Dalam persekitaran pendawaian yang seimbang dan stabil, arus teraruh harus membatalkan satu sama lain untuk menghapuskan crosstalk. Namun, kita berada dalam dunia yang tidak sempurna, dan perkara seperti itu tidak akan berlaku. Oleh itu, matlamat kami adalah untuk memastikan crosstalk semua jejak pada tahap minimum. Jika lebar antara garis selari adalah dua kali lebar garisan, kesan crosstalk boleh diminimumkan. Sebagai contoh, jika lebar jejak ialah 5 mil, jarak minimum antara dua jejak larian selari hendaklah 10 mil atau lebih.

Apabila bahan baharu dan komponen baharu terus muncul, pereka bentuk PCB mesti terus menangani isu keserasian elektromagnet dan gangguan.

2. Pemuat penyahgandingan

Kapasitor penyahgandingan boleh mengurangkan kesan buruk crosstalk. Ia harus terletak di antara pin bekalan kuasa dan pin tanah peranti untuk memastikan impedans AC rendah dan mengurangkan bunyi bising dan crosstalk. Untuk mencapai impedans rendah pada julat frekuensi yang luas, berbilang kapasitor penyahgandingan harus digunakan.

Prinsip penting untuk meletakkan kapasitor penyahgandingan ialah kapasitor dengan nilai kapasitans terkecil hendaklah sedekat mungkin dengan peranti untuk mengurangkan kesan kearuhan pada surih. Kapasitor khusus ini sedekat mungkin dengan pin kuasa atau kesan kuasa peranti, dan sambungkan pad kapasitor terus ke satah melalui atau tanah. Jika jejaknya panjang, gunakan berbilang vias untuk meminimumkan impedans tanah.

3. Ground PCB

Cara penting untuk mengurangkan EMI ialah mereka bentuk satah tanah PCB. Langkah pertama ialah menjadikan kawasan pembumian seluas mungkin dalam jumlah kawasan papan litar PCB, yang boleh mengurangkan pelepasan, crosstalk dan bunyi bising. Penjagaan khusus mesti diambil apabila menyambungkan setiap komponen ke titik tanah atau satah tanah. Jika ini tidak dilakukan, kesan peneutralan satah darat yang boleh dipercayai tidak akan digunakan sepenuhnya.

Reka bentuk PCB yang sangat kompleks mempunyai beberapa voltan yang stabil. Sebaik-baiknya, setiap voltan rujukan mempunyai satah tanah yang sepadan. Walau bagaimanapun, jika lapisan tanah terlalu banyak, ia akan meningkatkan kos pembuatan PCB dan menjadikan harga terlalu tinggi. Kompromi adalah menggunakan satah tanah dalam tiga hingga lima kedudukan berbeza, dan setiap satah tanah boleh mengandungi berbilang bahagian tanah. Ini bukan sahaja mengawal kos pembuatan papan litar, tetapi juga mengurangkan EMI dan EMC.

Jika anda ingin meminimumkan EMC, sistem pembumian impedans rendah adalah sangat penting. Dalam PCB berbilang lapisan, adalah yang terbaik untuk mempunyai satah tanah yang boleh dipercayai, daripada satah tanah yang curi tembaga atau berselerak, kerana ia mempunyai impedans yang rendah, boleh menyediakan laluan semasa, adalah sumber isyarat terbalik yang terbaik .

Tempoh masa isyarat kembali ke tanah juga sangat penting. Masa antara isyarat dan sumber isyarat mestilah sama, jika tidak, ia akan menghasilkan fenomena seperti antena, menjadikan tenaga yang dipancarkan sebagai sebahagian daripada EMI. Begitu juga, jejak yang menghantar arus ke/dari sumber isyarat hendaklah sesingkat mungkin. Jika panjang laluan sumber dan laluan pulangan tidak sama, lantunan tanah akan berlaku, yang juga akan menjana EMI.

4. Elakkan sudut 90°

Untuk mengurangkan EMI, elakkan pendawaian, vias dan komponen lain membentuk sudut 90°, kerana sudut tegak akan menghasilkan sinaran. Di sudut ini, kapasitansi akan meningkat, dan impedans ciri juga akan berubah, membawa kepada pantulan dan kemudian EMI. Untuk mengelakkan sudut 90°, jejak hendaklah dihalakan ke sudut sekurang-kurangnya pada dua sudut 45°.

5. Gunakan vias dengan berhati-hati

Dalam hampir semua susun atur PCB, vias mesti digunakan untuk menyediakan sambungan konduktif antara lapisan yang berbeza. Jurutera susun atur PCB perlu berhati-hati kerana vias akan menjana kearuhan dan kemuatan. Dalam sesetengah kes, ia juga akan menghasilkan pantulan, kerana impedans ciri akan berubah apabila melalui dibuat dalam surih.

Juga ingat bahawa vias akan menambah panjang jejak dan perlu dipadankan. Jika ia adalah jejak pembezaan, vias harus dielakkan sebanyak mungkin. Jika ia tidak dapat dielakkan, gunakan vias dalam kedua-dua jejak untuk mengimbangi kelewatan dalam isyarat dan laluan kembali.

6. Kabel dan pelindung fizikal

Kabel yang membawa litar digital dan arus analog akan menjana kemuatan parasit dan kearuhan, menyebabkan banyak masalah berkaitan EMC. Jika kabel pasangan terpiuh digunakan, paras gandingan akan dikekalkan rendah dan medan magnet yang dihasilkan akan dihapuskan. Untuk isyarat frekuensi tinggi, kabel terlindung mesti digunakan, dan bahagian depan dan belakang kabel mesti dibumikan untuk menghapuskan gangguan EMI.

Perisai fizikal adalah untuk membalut keseluruhan atau sebahagian sistem dengan bungkusan logam untuk menghalang EMI daripada memasuki litar PCB. Perisai jenis ini adalah seperti bekas konduktif pembumian tertutup, yang mengurangkan saiz gelung antena dan menyerap EMI.