Защита от помех – очень важное звено в современном схемотехнике, которое напрямую отражает работоспособность и надежность всей системы. Для инженеров печатных плат проектирование защиты от помех является ключевым и сложным моментом, который должен освоить каждый.

Наличие помех в печатной плате
В реальных исследованиях обнаружено, что при проектировании печатных плат существуют четыре основных помех: шум источника питания, помехи в линии передачи, связь и электромагнитные помехи (EMI).

1. Шум источника питания
В высокочастотной цепи особенно заметное влияние на высокочастотный сигнал оказывают шумы источника питания. Поэтому первое требование к источнику питания – низкий уровень шума. Здесь чистая земля так же важна, как и чистый источник энергии.

2. Линия передачи
В печатной плате возможны только два типа линий передачи: полосковая линия и микроволновая линия. Самая большая проблема с линиями электропередачи — это отражение. Отражение вызовет множество проблем. Например, сигнал нагрузки будет представлять собой суперпозицию исходного сигнала и эхо-сигнала, что увеличит сложность анализа сигнала; отражение вызовет обратные потери (возвратные потери), что повлияет на сигнал. Воздействие столь же серьезное, как и воздействие аддитивных шумовых помех.

3. Соединение
Сигнал помех, генерируемый источником помех, вызывает электромагнитные помехи в электронной системе управления через определенный канал связи. Метод связи помех представляет собой не что иное, как воздействие на электронную систему управления через провода, пространства, общие линии и т. д. Анализ в основном включает в себя следующие типы: прямая связь, связь по общему сопротивлению, емкостная связь, связь по электромагнитной индукции, связь по излучению, и т. д.

4. Электромагнитные помехи (ЭМИ).
Электромагнитные помехи EMI бывают двух типов: кондуктивные помехи и излучаемые помехи. Кондуктивная интерференция означает соединение (помеху) сигналов одной электрической сети с другой электрической сетью через проводящую среду. Излучаемые помехи относятся к передаче (помехам) источника помех своего сигнала в другую электрическую сеть через пространство. При проектировании высокоскоростных печатных плат и систем высокочастотные сигнальные линии, выводы интегральной схемы, различные разъемы и т. д. могут стать источниками радиационных помех с характеристиками антенны, которые могут излучать электромагнитные волны и влиять на другие системы или другие подсистемы в системе. нормальная работа.

PCB и меры по защите от помех
Конструкция печатной платы с защитой от помех тесно связана с конкретной схемой. Далее мы дадим лишь некоторые пояснения по некоторым общим мерам защиты от помех на печатной плате.

1. Конструкция шнура питания
В зависимости от величины тока печатной платы попробуйте увеличить ширину линии электропередачи, чтобы уменьшить сопротивление контура. В то же время согласуйте направление линии электропередачи и линии заземления с направлением передачи данных, что помогает повысить помехоустойчивость.

2. Конструкция заземляющего провода
Отделите цифровую землю от аналоговой. Если на плате имеются как логические, так и линейные схемы, их следует максимально разнести. Заземление низкочастотной цепи должно быть по возможности заземлено параллельно в одной точке. Если фактическая проводка затруднена, ее можно частично соединить последовательно, а затем заземлить параллельно. Высокочастотная цепь должна быть заземлена в нескольких точках последовательно, заземляющий провод должен быть коротким и толстым, а вокруг высокочастотного компонента должна использоваться решетчатая заземляющая фольга большой площади.

Заземляющий провод должен быть как можно более толстым. Если в качестве заземляющего провода используется очень тонкая линия, потенциал заземления изменяется вместе с током, что снижает помехоустойчивость. Поэтому заземляющий провод следует утолщать, чтобы он мог пропускать на печатной плате ток, в три раза превышающий допустимый. Если возможно, заземляющий провод должен иметь толщину более 2–3 мм.

Заземляющий провод образует замкнутый контур. На печатных платах, состоящих только из цифровых схем, большинство цепей заземления расположены в виде петель для повышения помехоустойчивости.

3. Конфигурация развязывающего конденсатора
Одним из традиционных методов проектирования печатных плат является установка соответствующих развязывающих конденсаторов на каждой ключевой части печатной платы.

Общие принципы настройки развязывающих конденсаторов таковы:

① Подключите электролитический конденсатор емкостью 10–100 мкФ ко входу питания. Если есть возможность, лучше подключить на 100мкФ и более.

②В принципе, каждая микросхема должна быть оснащена керамическим конденсатором емкостью 0,01 пФ. Если зазора на печатной плате недостаточно, на каждые 4–8 микросхем можно установить конденсатор емкостью 1–10 пФ.

③Для устройств со слабой помехоустойчивостью и большими изменениями мощности при выключении, таких как запоминающие устройства RAM и ROM, развязывающий конденсатор должен быть подключен непосредственно между линией питания и линией заземления чипа.

④Вывод конденсатора не должен быть слишком длинным, особенно у высокочастотного байпасного конденсатора не должно быть провода.

4. Методы устранения электромагнитных помех при проектировании печатных плат.

①Уменьшить количество петель: каждая петля эквивалентна антенне, поэтому нам необходимо минимизировать количество петель, площадь петли и антенный эффект петли. Убедитесь, что сигнал имеет только один контур в любых двух точках, избегайте искусственных петель и попытайтесь использовать уровень мощности.

②Фильтрация: Фильтрацию можно использовать для уменьшения электромагнитных помех как в линии электропередачи, так и в сигнальной линии. Существует три метода: развязывающие конденсаторы, фильтры электромагнитных помех и магнитные компоненты.

③Щит.

④ Попробуйте снизить скорость работы высокочастотных устройств.

⑤ Увеличение диэлектрической проницаемости печатной платы может предотвратить излучение наружу высокочастотных частей, таких как линия передачи, расположенная рядом с платой; Увеличение толщины печатной платы и минимизация толщины микрополосковой линии может предотвратить переполнение электромагнитного провода, а также предотвратить излучение.