In het PCB-ontwerp zijn elektromagnetische compatibiliteit (EMC) en gerelateerde elektromagnetische interferentie (EMI) altijd twee grote problemen geweest die hebben veroorzaakt dat ingenieurs hoofdpijn hebben, vooral in het hedendaagse printplaatontwerp en componentenverpakkingen krimpen, en OEM's vereisen een hogere snelheidssystemen.

1. Overspraak en bedrading zijn de belangrijkste punten

De bedrading is vooral belangrijk om de normale stroomstroom te waarborgen. Als de stroom afkomstig is van een oscillator of een ander soortgelijk apparaat, is het vooral belangrijk om de stroom gescheiden te houden van het grondvlak, of niet om de stroom parallel aan een ander spoor te laten lopen. Twee parallelle hogesnelheidsignalen genereren EMC en EMI, vooral overspraak. Het weerstandspad moet het kortste zijn en het retourstroompad moet zo kort mogelijk zijn. De lengte van het rendementspad moet dezelfde zijn als de lengte van het verzendende spoor.

Voor EMI wordt de ene "inbreukmakende bedrading" genoemd en de andere is "slachtofferbedrading". De koppeling van inductie en capaciteit zal het "slachtoffer" -spoor beïnvloeden vanwege de aanwezigheid van elektromagnetische velden, waardoor voorwaartse en omgekeerde stromen op het "slachtofferspoor" worden gegenereerd. In dit geval zullen rimpelingen worden gegenereerd in een stabiele omgeving waar de transmissielengte en de ontvangstlengte van het signaal bijna gelijk zijn.

In een goed uitgebalanceerde en stabiele bedradingsomgeving moeten de geïnduceerde stromen elkaar opzeggen om overspraak te elimineren. We zijn echter in een onvolmaakte wereld en dergelijke dingen zullen niet gebeuren. Daarom is ons doel om de overspraak van alle sporen tot een minimum te beperken. Als de breedte tussen parallelle lijnen twee keer de breedte van de lijnen is, kan het effect van overspraak worden geminimaliseerd. Als de sporenbreedte bijvoorbeeld 5 mil is, moet de minimale afstand tussen twee parallelle loopsporen 10 mil of meer zijn.

Naarmate nieuwe materialen en nieuwe componenten blijven verschijnen, moeten PCB -ontwerpers blijven omgaan met elektromagnetische compatibiliteit en interferentieproblemen.

2. DecoPling -condensator

Ontkoppelingscondensatoren kunnen de nadelige effecten van overspraak verminderen. Ze moeten zich tussen de voedingspen en de grondpen van het apparaat bevinden om lage AC -impedantie te garanderen en het lawaai en de overspraak te verminderen. Om een ​​lage impedantie over een breed frequentiebereik te bereiken, moeten meerdere ontkoppelingscondensatoren worden gebruikt.

Een belangrijk principe voor het plaatsen van ontkoppelingscondensatoren is dat de condensator met de kleinste capaciteitswaarde zo dicht mogelijk bij het apparaat moet zijn om het inductie -effect op het spoor te verminderen. Deze specifieke condensator is zo dicht mogelijk bij de power pin of het vermogen van het apparaat en verbind het kussen van de condensator rechtstreeks op het via- of grondvlak. Als het spoor lang is, gebruik dan meerdere Vias om de grondimpedantie te minimaliseren.

3. Grond de PCB

Een belangrijke manier om EMI te verminderen, is door het PCB -grondvlak te ontwerpen. De eerste stap is om het aardingsgebied zo groot mogelijk te maken binnen de totale oppervlakte van de PCB -printplaat, die emissie, overspraak en ruis kan verminderen. Speciale zorg moet worden besteed bij het aansluiten van elke component op het grondpunt of het grondvlak. Als dit niet wordt gedaan, wordt het neutraliserende effect van een betrouwbaar grondvlak niet volledig gebruikt.

Een bijzonder complex PCB -ontwerp heeft verschillende stabiele spanningen. Idealiter heeft elke referentiespanning zijn eigen overeenkomstige grondvlak. Als de grondlaag echter te veel is, zal deze de productiekosten van de PCB verhogen en de prijs te hoog maken. Het compromis is om grondvlakken in drie tot vijf verschillende posities te gebruiken en elk grondvlak kan meerdere grondonderdelen bevatten. Dit regelt niet alleen de productiekosten van de printplaat, maar vermindert ook EMI en EMC.

Als u EMC wilt minimaliseren, is een aardingssysteem met lage impedantie erg belangrijk. In een printplaat met meerdere lagen is het het beste om een ​​betrouwbaar grondvlak te hebben, in plaats van een koperen stelen of verspreid grondvlak, omdat het lage impedantie heeft, een stroompad kan bieden, is de beste omgekeerde signaalbron.

De tijdsduur die het signaal terugkeert naar de grond is ook erg belangrijk. De tijd tussen het signaal en de signaalbron moet gelijk zijn, anders zal het een antenne-achtig fenomeen produceren, waardoor de uitgestraalde energie een deel van EMI is. Evenzo moeten de sporen die stroom van/naar de signaalbron verzenden zo kort mogelijk zijn. Als de lengte van het bronpad en het retourpad niet gelijk zijn, zal de grond stuiteren optreden, die ook EMI zal genereren.

4. Vermijd hoek van 90 °

Om EMI te verminderen, vermijd het bedrading, VIA's en andere componenten die een hoek van 90 ° vormen, omdat de rechterhoeken straling genereren. In deze hoek zal de capaciteit toenemen en de karakteristieke impedantie zal ook veranderen, wat leidt tot reflecties en vervolgens EMI. Om 90 ° hoeken te voorkomen, moeten sporen worden geleid naar de hoeken, tenminste onder twee hoeken van 45 °.

5. Gebruik vias met voorzichtigheid

In bijna alle PCB -lay -outs moeten VIA's worden gebruikt om geleidende verbindingen tussen verschillende lagen te bieden. PCB -lay -outingenieurs moeten bijzonder voorzichtig zijn omdat VIA's inductantie en capaciteit zullen genereren. In sommige gevallen zullen ze ook reflecties produceren, omdat de karakteristieke impedantie zal veranderen wanneer een via wordt gemaakt in het spoor.

Onthoud ook dat Vias de lengte van het spoor zal vergroten en moet worden gematcht. Als het een differentiaalspoor is, moeten Vias zoveel mogelijk worden vermeden. Als het niet kan worden vermeden, gebruik dan VIA's in beide sporen om vertragingen in het signaal- en retourpad te compenseren.

6. Kabel en fysieke afscherming

Kabels die digitale circuits en analoge stromen vervoeren, zullen parasitaire capaciteit en inductantie genereren, wat veel EMC-gerelateerde problemen veroorzaakt. Als een krankbare kabel wordt gebruikt, wordt het koppelingsniveau laag gehouden en wordt het gegenereerde magnetische veld geëlimineerd. Voor hoogfrequente signalen moet een afgeschermde kabel worden gebruikt en moet de voor- en achterkant van de kabel worden geaard om EMI-interferentie te elimineren.

Fysieke afscherming is om het geheel of een deel van het systeem te wikkelen met een metalen pakket om te voorkomen dat EMI het PCB -circuit binnengaat. Dit soort afscherming is als een gesloten geleidingscontainer, die de grootte van de antennelus vermindert en EMI absorbeert.