I PCB-design har elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) og relatert elektromagnetisk interferens (EMI) alltid vært to hovedproblemer som har fått ingeniører til å hodepine, spesielt i dagens kretskortdesign og komponentemballasje er krympende, og OEM-er krever situasjonssituasjon med høyere hastighet.

1. Kryss og ledninger er nøkkelpunktene

Kablingen er spesielt viktig for å sikre normal strøm av strøm. Hvis strømmen kommer fra en oscillator eller annen lignende enhet, er det spesielt viktig å holde strømmen atskilt fra bakkeplanet, eller ikke å la strømmen løpe parallelt med et annet spor. To parallelle høyhastighetssignaler vil generere EMC og EMI, spesielt krysstale. Motstandsveien må være den korteste, og returstrømbanen må være så kort som mulig. Lengden på returbanesporet skal være den samme som lengden på sendesporet.

For EMI kalles den ene "krenket ledning" og den andre er "offeret ledning". Koblingen av induktans og kapasitans vil påvirke "offeret" -sporet på grunn av tilstedeværelsen av elektromagnetiske felt, og dermed generere fremover- og reversstrømmer på "offersporet". I dette tilfellet vil krusninger bli generert i et stabilt miljø der overføringslengden og mottakslengden på signalet er nesten lik.

I et godt balansert og stabilt ledningsmiljø, bør de induserte strømningene avbryte hverandre for å eliminere krysstale. Vi er imidlertid i en ufullkommen verden, og slike ting vil ikke skje. Derfor er vårt mål å holde krysset av alle spor til et minimum. Hvis bredden mellom parallelle linjer er det dobbelte av bredden på linjene, kan effekten av krysstale minimeres. For eksempel, hvis sporingsbredden er 5 mils, skal minimumsavstanden mellom to parallelle løpespor være 10 mils eller mer.

Når nye materialer og nye komponenter fortsetter å vises, må PCB -designere fortsette å håndtere elektromagnetiske kompatibilitets- og interferensproblemer.

2. Avkoblingskondensator

Avkoblingskondensatorer kan redusere bivirkningene av kryss. De skal være plassert mellom strømforsyningspinnen og jordens bakkepinne for å sikre lav vekselstrømsimpedans og redusere støy og krysstale. For å oppnå lav impedans over et bredt frekvensområde, bør flere avkoblingskondensatorer brukes.

Et viktig prinsipp for å plassere avkoblingskondensatorer er at kondensatoren med den minste kapasitansverdien skal være så nær enheten som mulig for å redusere induktanseffekten på sporet. Denne spesielle kondensatoren er så nær som mulig til strømpinnen eller strømspor på enheten, og kobler puten til kondensatoren direkte til Via eller Ground Plane. Hvis sporet er lang, bruk flere vias for å minimere bakkeimpedansen.

3. jorden PCB

En viktig måte å redusere EMI på er å designe PCB -bakkeplanet. Det første trinnet er å gjøre jordingsområdet så stort som mulig innenfor det totale arealet til PCB -kretskortet, som kan redusere utslipp, krysstale og støy. Spesiell forsiktighet må utvises når du kobler hver komponent til jordpunktet eller bakkeplanet. Hvis dette ikke blir gjort, vil den nøytraliserende effekten av et pålitelig bakkeplan ikke bli utnyttet fullt ut.

En spesielt kompleks PCB -design har flere stabile spenninger. Ideelt sett har hver referansespenning sitt eget tilsvarende bakkeplan. Imidlertid, hvis bakkelaget er for mye, vil det øke produksjonskostnadene for PCB og gjøre prisen for høy. Kompromisset er å bruke bakkeplan i tre til fem forskjellige posisjoner, og hvert bakkeplan kan inneholde flere bakkedeler. Dette kontrollerer ikke bare produksjonskostnaden for kretskortet, men reduserer også EMI og EMC.

Hvis du vil minimere EMC, er et lavt impedansgrunningssystem veldig viktig. I en flerlags PCB er det best å ha et pålitelig bakkeplan, i stedet for en kobbertyvende eller spredt bakkeplan, fordi det har lav impedans, kan gi en nåværende bane, er den beste omvendte signalkilden.

Hvor lang tid signalet går tilbake til bakken er også veldig viktig. Tiden mellom signalet og signalkilden må være lik, ellers vil den produsere et antenne-lignende fenomen, noe som gjør den utstrålte energien til en del av EMI. Tilsvarende skal sporene som overfører strøm til/fra signalkilden være så korte som mulig. Hvis lengden på kildebanen og returbanen ikke er lik, vil bakkesprett oppstå, noe som også vil generere EMI.

4. Unngå 90 ° vinkel

For å redusere EMI, unngå ledninger, vias og andre komponenter som danner en 90 ° vinkel, fordi rette vinkler vil generere stråling. På dette hjørnet vil kapasitansen øke, og den karakteristiske impedansen vil også endre seg, noe som fører til refleksjoner og deretter EMI. For å unngå 90 ° vinkler, bør spor føres til hjørnene minst i to 45 ° vinkler.

5. Bruk vias med forsiktighet

I nesten alle PCB -oppsett må vias brukes til å gi ledende forbindelser mellom forskjellige lag. PCB -layoutingeniører må være spesielt forsiktige fordi vias vil generere induktans og kapasitans. I noen tilfeller vil de også produsere refleksjoner, fordi den karakteristiske impedansen vil endre seg når en Via er laget i sporet.

Husk også at vias vil øke sporets lengde og må matches. Hvis det er et forskjellig spor, bør vias unngås så mye som mulig. Hvis det ikke kan unngås, bruk vias i begge sporene for å kompensere for forsinkelser i signalet og returbanen.

6. Kabel og fysisk skjerming

Kabler som bærer digitale kretsløp og analoge strømmer vil generere parasittisk kapasitans og induktans, noe som forårsaker mange EMC-relaterte problemer. Hvis en vri-par-kabel brukes, vil koblingsnivået bli holdt lavt og det genererte magnetfeltet vil bli eliminert. For høyfrekvente signaler må en skjermet kabel brukes, og fronten og baksiden av kabelen må være jordet for å eliminere EMI-interferens.

Fysisk skjerming er å pakke hele eller deler av systemet med en metallpakke for å forhindre at EMI kommer inn i PCB -kretsen. Denne typen skjerming er som en lukket jordet ledende beholder, noe som reduserer antennesløyfestørrelsen og absorberer EMI.