Pri návrhu PCB bola elektromagnetická kompatibilita (EMC) a súvisiace elektromagnetické interferencie (EMI) vždy dva hlavné problémy, ktoré spôsobili inžinierov bolesti hlavy, najmä v dnešnom návrhu dosky obvodov a obaly komponentov sa zmenšujú a OEM vyžadujú situáciu s vyššou rýchlosťou.

1. Kľúčovými bodmi sú Crosstalk a zapojenie

Vedenie je obzvlášť dôležité na zabezpečenie normálneho toku prúdu. Ak prúd pochádza z oscilátora alebo iného podobného zariadenia, je obzvlášť dôležité, aby sa prúd oddelil od pozemnej roviny alebo nenechal prúdový beh rovnobežne s inou stopou. Dva paralelné vysokorýchlostné signály budú generovať EMC a EMI, najmä Crosstalk. Cesta odporu musí byť najkratšia a cesta spätného prúdu musí byť čo najkratšia. Dĺžka sledovania spiatočnej cesty by mala byť rovnaká ako dĺžka stopy odoslania.

V prípade EMI sa jeden nazýva „porušené zapojenie“ a druhý je „obeťami zapojenia“. Spojenie indukčnosti a kapacity ovplyvní stopu „obete“ v dôsledku prítomnosti elektromagnetických polí, čím sa generuje vpred a spätné prúdy na „stope obete“. V tomto prípade sa vlnky vygenerujú v stabilnom prostredí, kde je dĺžka prenosu a dĺžka príjmu signálu takmer rovnaké.

V dobre vyváženom a stabilnom prostredí zapojenia by sa indukované prúdy mali navzájom rušiť, aby sa eliminovali presluch. Sme však v nedokonalom svete a takéto veci sa nestane. Naším cieľom je preto udržať presmerovanie všetkých stôp na minimum. Ak je šírka medzi rovnobežnými čiarami dvojnásobkom šírky čiar, môže sa minimalizovať účinok presluchov. Napríklad, ak je šírka stopy 5 mil., Minimálna vzdialenosť medzi dvoma paralelnými bežeckými stopami by mala byť 10 mil. Alebo viac.

Keď sa naďalej objavujú nové materiály a nové komponenty, dizajnéri PCB sa musia naďalej zaoberať problémami s elektromagnetickou kompatibilitou a rušením.

2. Oddelenie kondenzátora

Oddelenie kondenzátorov môžu znížiť nepriaznivé účinky krížov. Mali by byť umiestnené medzi napájacím kolíkom a uzemňovacím kolíkom zariadenia, aby sa zabezpečila nízka impedancia striedavého prúdu a znížila hluk a presluch. Na dosiahnutie nízkej impedancie v širokom frekvenčnom rozsahu by sa malo použiť viacnásobné kondenzátory.

Dôležitým princípom na umiestňovanie kondenzátorov oddelenia je to, že kondenzátor s najmenšou hodnotou kapacity by mal byť čo najbližšie k zariadeniu, aby sa znížil indukčný účinok na stopu. Tento konkrétny kondenzátor je čo najbližšie k napájaciemu kolíku alebo stopám napájania zariadenia a spája podložku kondenzátora priamo k rovine VIA alebo Ground. Ak je stopa dlhá, použite viaceré vedy na minimalizáciu základnej impedancie.

3. Uzemnite DPS

Dôležitým spôsobom, ako znížiť EMI, je navrhnúť pozemnú rovinu PCB. Prvým krokom je, aby sa uzemňovacia plocha čo najviac stala v celkovej ploche dosky obvodov DPS, ktorá môže znížiť emisie, presluch a hluk. Pri pripojení každého komponentu k pozemnému bodu alebo pozemnej rovine sa musí venovať osobitná starostlivosť. Ak sa tak nestane, neutralizačný účinok spoľahlivej pozemnej roviny sa nebude úplne využívať.

Obzvlášť zložitý dizajn DPS má niekoľko stabilných napätí. V ideálnom prípade má každé referenčné napätie svoju zodpovedajúcu pozemnú rovinu. Ak je však pozemná vrstva príliš veľká, zvýši výrobné náklady na DPS a zvýši cenu príliš vysokú. Kompromisom je použitie pozemných lietadiel v troch až piatich rôznych pozíciách a každá pozemná rovina môže obsahovať viac pozemných častí. To nielen riadi výrobné náklady na dosku obvodu, ale tiež znižuje EMI a EMC.

Ak chcete minimalizovať EMC, je veľmi dôležitý systém uzemňovania s nízkou impedanciou. Vo viacvrstvových DPS je najlepšie mať spoľahlivú pozemnú rovinu, a nie zlodeja meďnatého alebo rozptýlenú pozemnú rovinu, pretože má nízku impedanciu, môže zabezpečiť aktuálnu cestu, je najlepším zdrojom reverzného signálu.

Dĺžka času, ktorý sa signál vracia na zem, je tiež veľmi dôležitá. Čas medzi signálom a zdrojom signálu musí byť rovnaký, inak bude vytvárať anténový jav, vďaka čomu je vyžarovaná energia súčasťou EMI. Podobne by stopy, ktoré prenášajú prúd do/zo zdroja signálu, mali byť čo najkratšie. Ak dĺžka zdrojovej cesty a spiatočná cesta nie sú rovnaké, dôjde k pozemnému odrazu, ktorý tiež vygeneruje EMI.

4. Vyvarujte sa uhlu 90 °

Za účelom zníženia EMI sa vyhnite zapojeniu, vias a iných komponentov tvoriacich uhol 90 °, pretože pravé uhly budú generovať žiarenie. V tomto rohu sa kapacita zvýši a charakteristická impedancia sa tiež zmení, čo povedie k odrazom a potom EMI. Aby sa zabránilo uhlu 90 °, mali by sa stopy smerovať do rohov najmenej v dvoch uhloch 45 °.

5. Používajte priechody s opatrnosťou

Takmer vo všetkých rozloženiach PCB sa musia vias použiť na zabezpečenie vodivých spojení medzi rôznymi vrstvami. Inžinieri rozloženia PCB musia byť obzvlášť opatrní, pretože via bude generovať indukčnosť a kapacitu. V niektorých prípadoch budú tiež produkovať odrazy, pretože charakteristická impedancia sa zmení, keď sa v trasení vytvorí VIA.

Pamätajte tiež, že vias zvýši dĺžku stopy a je potrebné ich porovnávať. Ak ide o diferenciálnu stopu, malo by sa v čo najväčšej možnej miere vyhnúť. Ak sa tomu nedá vyhnúť, použite Via v oboch stopách, aby ste kompenzovali oneskorenia v signáli a spiatočnej ceste.

6. Kábel a fyzické tienenie

Káble prepravujúce digitálne obvody a analógové prúdy budú generovať parazitickú kapacitu a indukčnosť, čo spôsobí mnoho problémov súvisiacich s EMC. Ak sa použije kábel skrúteného páru, hladina spojky sa udržiava nízka a vygenerované magnetické pole sa vylúčia. V prípade vysokofrekvenčných signálov sa musí použiť tienený kábel a predná a zadná časť kábla musí byť uzemnená, aby sa eliminovalo interferencie EMI.

Fyzické tienenie je zabaliť celú alebo časť systému kovovým balíkom, aby sa zabránilo vstupu EMI do obvodu PCB. Tento druh tienenia je ako uzavretá uzemnená vodivosť, ktorá znižuje veľkosť antény slučky a absorbuje EMI.