В дизайне печатной платы электромагнитная совместимость (EMC) и связанные с ним электромагнитные помехи (EMI) всегда были двумя основными проблемами, которые заставляли инженеров из головной боли, особенно в сегодняшней конструкции платы и компонентной упаковке, а OEM требуют ситуации более скоростных систем.

1. Перекрестные помехи и проводка являются ключевыми моментами

Проводка особенно важна для обеспечения нормального потока тока. Если ток поступает от генератора или другого подобного устройства, особенно важно держать ток отдельно от плоскости заземления или не позволить току работать параллельно другим следу. Два параллельных высокоскоростных сигнала будут генерировать EMC и EMI, особенно Crosstalk. Путь сопротивления должно быть самым коротким, а путь тока возврата должен быть как можно более коротким. Длина следа обратного пути должна быть такой же, как длина трассировки отправки.

Для EMI одно называется «нарушенная проводка», а другой - «жертва проводки». Связь индуктивности и емкости повлияет на след «жертвы» из -за наличия электромагнитных полей, тем самым генерируя вперед и обратные токи на «трассировке жертвы». В этом случае рябь будет генерироваться в стабильной среде, где длина передачи и длина приема сигнала почти равна.

В хорошо сбалансированной и стабильной среде проводки индуцированные токи должны отменить друг друга, чтобы устранить перекрестные помехи. Тем не менее, мы находимся в несовершенном мире, и такие вещи не произойдут. Следовательно, наша цель - свести к минимуму перекрестные помехи. Если ширина между параллельными линиями в два раза превышает ширину линий, эффект перекрестных помех может быть сведен к минимуму. Например, если ширина трассировки составляет 5 миллионов, минимальное расстояние между двумя параллельными следами бега должно составлять 10 миллионов или более.

Поскольку новые материалы и новые компоненты продолжают появляться, дизайнеры печатных плат должны продолжать заниматься электромагнитной совместимостью и проблемами помех.

2. Разъединение конденсатора

Развязывающие конденсаторы могут уменьшить побочные эффекты перекрестных помех. Они должны быть расположены между штифтом источника питания и заземленным штифтом устройства, чтобы обеспечить низкий импеданс переменного тока и уменьшить шум и перекрестные помехи. Для достижения низкого импеданса в широком диапазоне частот следует использовать множественные конденсаторы развязки.

Важным принципом размещения развязки конденсаторов является то, что конденсатор с наименьшим значением емкости должен быть как можно ближе к устройству, чтобы уменьшить эффект индуктивности на след. Этот конкретный конденсатор как можно ближе к питанию или следов питания устройства и подключите подушку конденсатора непосредственно к плоскости VIA или заземления. Если трассировка длинная, используйте несколько VIAS, чтобы минимизировать импеданс земли.

3. Заземлить печатную плату

Важным способом сокращения EMI является разработка плоскости заземления PCB. Первый шаг - сделать площадь заземления максимально большой в пределах общей площади платы PCB, которая может уменьшить выбросы, перекрестные помехи и шум. При подключении каждого компонента к точке заземления или заземляющей плоскости необходимо осторожно. Если это не сделано, нейтрализующий эффект надежной плоскости заземления не будет полностью использован.

Особенно сложный дизайн печатной платы имеет несколько стабильных напряжений. В идеале, каждое эталонное напряжение имеет свою соответствующую плоскость заземления. Однако, если грунт слишком большой, он увеличит стоимость производства печатной платы и сделает цену слишком высокой. Компромисс заключается в использовании плоскостей заземления в трех -пяти различных положениях, и каждая плоскость заземления может содержать несколько частей заземления. Это не только контролирует производственную стоимость платы, но также снижает EMI и EMC.

Если вы хотите свести к минимуму EMC, система заземления с низким импедансом очень важна. В многослойной печатной плате лучше всего иметь надежную заземляющую плоскость, а не медную воровство или разбросанную заземляющую плоскость, поскольку она имеет низкий импеданс, может обеспечить ток, лучший источник обратного сигнала.

Продолжительность времени, когда сигнал возвращается на землю, также очень важна. Время между сигналом и источником сигнала должно быть равным, в противном случае оно приведет к антеннному явлению, что делает излучаемую энергию частью EMI. Аналогичным образом, следы, которые передают ток в/из источника сигнала, должны быть как можно более короткими. Если длина пути исходного пути и возвращаемого пути не равны, произойдет отскок заземления, что также будет генерировать EMI.

4. Избегайте угла 90 °

Чтобы уменьшить EMI, избегайте проводки, VIAS и других компонентов, образующих угол 90 °, потому что правые углы будут генерировать излучение. В этом углу емкость увеличится, и характерный импеданс также изменится, что приведет к размышлениям, а затем к EMI. Чтобы избежать углов 90 °, следы должны быть направлены в углах, по крайней мере, под двумя углами 45 °.

5. Используйте VIAS с осторожностью

Почти во всех макетах печатной платы необходимо использовать VIA для обеспечения проводящих соединений между различными уровнями. Инженеры макета печатной платы должны быть особенно осторожны, потому что VIAS будет генерировать индуктивность и емкость. В некоторых случаях они также будут создавать отражения, потому что характерный импеданс изменится, когда виа будет сделан в трассировке.

Также помните, что VIAS увеличит длину трассировки и должно быть сопоставлено. Если это дифференциальная трасса, следует избегать как можно больше. Если его нельзя избежать, используйте VIA в обоих следах, чтобы компенсировать задержки в пути сигнала и возврата.

6. Кабельное и физическое экранирование

Кабели, несущие цифровые схемы и аналоговые токи, будут генерировать паразитарную емкость и индуктивность, вызывая многие проблемы, связанные с EMC. Если используется кабель витой пары, уровень связи будет оставаться низким, а генерируемое магнитное поле будет устранено. Для высокочастотных сигналов необходимо использовать экранированный кабель, а передняя и задняя часть кабеля должны быть заземлены, чтобы устранить помехи EMI.

Физическое экранирование - это обернуть целую или часть системы металлическим пакетом, чтобы EMI не попадал в цепь печатной платы. Этот вид экранирования похож на закрытый проводящий контейнер, который уменьшает размер петли антенны и поглощает EMI.