Në dizajnimin e PCB-ve, përputhshmëria elektromagnetike (EMC) dhe ndërhyrja elektromagnetike e lidhur (EMI) kanë qenë gjithmonë dy probleme kryesore që u kanë shkaktuar dhimbje koke inxhinierëve, veçanërisht në dizajnin e sotëm të bordit të qarkut dhe paketimi i komponentëve po tkurren, dhe OEM-të kërkojnë Situata e sistemeve me shpejtësi më të lartë.
1. Ndërlidhja dhe instalimet elektrike janë pikat kyçe
Lidhja elektrike është veçanërisht e rëndësishme për të siguruar rrjedhën normale të rrymës. Nëse rryma vjen nga një oshilator ose pajisje tjetër e ngjashme, është veçanërisht e rëndësishme që rryma të mbahet e ndarë nga rrafshi i tokës, ose të mos lejohet që rryma të kalojë paralelisht me një gjurmë tjetër. Dy sinjale paralele me shpejtësi të lartë do të gjenerojnë EMC dhe EMI, veçanërisht ndërlidhje. Rruga e rezistencës duhet të jetë më e shkurtra, dhe rruga e rrymës së kthimit duhet të jetë sa më e shkurtër që të jetë e mundur. Gjatësia e gjurmës së rrugës së kthimit duhet të jetë e njëjtë me gjatësinë e gjurmës së dërgimit.
Për EMI, njëra quhet "instalime elektrike me shkelje" dhe tjetra është "tela elektrike e viktimizuar". Lidhja e induktivitetit dhe kapacitetit do të ndikojë në gjurmën e "viktimës" për shkak të pranisë së fushave elektromagnetike, duke gjeneruar kështu rryma përpara dhe të kundërt në "gjurmën e viktimës". Në këtë rast, valëzimet do të gjenerohen në një mjedis të qëndrueshëm ku gjatësia e transmetimit dhe gjatësia e marrjes së sinjalit janë pothuajse të barabarta.
Në një mjedis të mirë-balancuar dhe të qëndrueshëm të instalimeve elektrike, rrymat e induktuara duhet të anulojnë njëra-tjetrën për të eliminuar ndërlidhjen. Megjithatë, ne jemi në një botë të papërsosur dhe gjëra të tilla nuk do të ndodhin. Prandaj, qëllimi ynë është të mbajmë në minimum ndërlidhjen e të gjitha gjurmëve. Nëse gjerësia ndërmjet vijave paralele është dyfishi i gjerësisë së linjave, efekti i ndërlidhjes mund të minimizohet. Për shembull, nëse gjerësia e gjurmës është 5 mils, distanca minimale midis dy gjurmëve paralele të drejtimit duhet të jetë 10 mils ose më shumë.
Ndërsa materialet e reja dhe komponentët e rinj vazhdojnë të shfaqen, projektuesit e PCB-ve duhet të vazhdojnë të merren me çështjet e përputhshmërisë elektromagnetike dhe ndërhyrjeve.
2. Kondensatori i shkëputjes
Shkëputja e kondensatorëve mund të zvogëlojë efektet negative të ndërlidhjes. Ato duhet të vendosen midis kunjit të furnizimit me energji elektrike dhe kunjës së tokëzimit të pajisjes për të siguruar rezistencë të ulët AC dhe për të zvogëluar zhurmën dhe ndërlidhjen. Për të arritur rezistencë të ulët në një gamë të gjerë frekuencash, duhet të përdoren kondensatorë të shumtë të shkëputjes.
Një parim i rëndësishëm për vendosjen e kondensatorëve shkëputës është që kondensatori me vlerën më të vogël të kapacitetit duhet të jetë sa më afër pajisjes për të zvogëluar efektin e induktivitetit në gjurmë. Ky kondensator i veçantë është sa më afër që të jetë e mundur me majën e rrymës ose gjurmën e fuqisë së pajisjes dhe lidhni bllokun e kondensatorit drejtpërdrejt me rrafshin via ose tokëzues. Nëse gjurma është e gjatë, përdorni via të shumta për të minimizuar rezistencën e tokës.
3. Tokëzoni PCB-në
Një mënyrë e rëndësishme për të reduktuar EMI është projektimi i rrafshit të tokës PCB. Hapi i parë është që zona e tokëzimit të bëhet sa më e madhe që të jetë e mundur brenda sipërfaqes totale të tabelës së qarkut PCB, gjë që mund të zvogëlojë emetimin, ndërlidhjen dhe zhurmën. Duhet pasur kujdes i veçantë kur lidhni çdo komponent me pikën e tokës ose rrafshin e tokës. Nëse kjo nuk bëhet, efekti neutralizues i një aeroplani të besueshëm tokësor nuk do të përdoret plotësisht.
Një dizajn veçanërisht kompleks PCB ka disa tensione të qëndrueshme. Në mënyrë ideale, çdo tension referencë ka rrafshin e vet përkatës të tokës. Megjithatë, nëse shtresa e tokës është shumë e madhe, kjo do të rrisë koston e prodhimit të PCB-së dhe do ta bëjë çmimin shumë të lartë. Kompromisi është përdorimi i aeroplanëve tokësorë në tre deri në pesë pozicione të ndryshme, dhe çdo plan tokësor mund të përmbajë pjesë të shumta tokësore. Kjo jo vetëm që kontrollon koston e prodhimit të tabelës së qarkut, por gjithashtu redukton EMI dhe EMC.
Nëse dëshironi të minimizoni EMC-në, një sistem tokëzimi me rezistencë të ulët është shumë i rëndësishëm. Në një PCB me shumë shtresa, është më mirë të kesh një rrafsh të besueshëm tokësor, në vend të një rrafsh bakri vjedhës ose të shpërndarë, sepse ka rezistencë të ulët, mund të sigurojë një rrugë aktuale, është burimi më i mirë i sinjalit të kundërt.
Kohëzgjatja e kthimit të sinjalit në tokë është gjithashtu shumë e rëndësishme. Koha midis sinjalit dhe burimit të sinjalit duhet të jetë e barabartë, përndryshe do të prodhojë një fenomen të ngjashëm me antenën, duke e bërë energjinë e rrezatuar një pjesë të EMI. Në mënyrë të ngjashme, gjurmët që transmetojnë rrymë në/nga burimi i sinjalit duhet të jenë sa më të shkurtra. Nëse gjatësia e shtegut të burimit dhe shtegut të kthimit nuk janë të barabarta, do të ndodhë kërcimi i tokës, i cili gjithashtu do të gjenerojë EMI.
4. Shmangni këndin 90°
Për të reduktuar EMI, shmangni instalimet elektrike, vizat dhe komponentët e tjerë që formojnë një kënd 90°, sepse këndet e drejta do të gjenerojnë rrezatim. Në këtë cep, kapaciteti do të rritet, dhe impedanca karakteristike gjithashtu do të ndryshojë, duke çuar në reflektime dhe më pas në EMI. Për të shmangur këndet 90°, gjurmët duhet të drejtohen në qoshe të paktën në dy kënde 45°.
5. Përdorni vias me kujdes
Pothuajse në të gjitha paraqitjet e PCB-ve, vias duhet të përdoren për të siguruar lidhje përcjellëse midis shtresave të ndryshme. Inxhinierët e paraqitjes së PCB-ve duhet të jenë veçanërisht të kujdesshëm sepse vias do të gjenerojnë induktivitet dhe kapacitet. Në disa raste, ato gjithashtu do të prodhojnë reflektime, sepse impedanca karakteristike do të ndryshojë kur të bëhet një via në gjurmë.
Mos harroni gjithashtu se vias do të rrisë gjatësinë e gjurmës dhe duhet të përputhet. Nëse bëhet fjalë për një gjurmë diferenciale, vizat duhet të shmangen sa më shumë që të jetë e mundur. Nëse nuk mund të shmanget, përdorni vias në të dy gjurmët për të kompensuar vonesat në rrugën e sinjalit dhe kthimit.
6. Kabllo dhe mbrojtje fizike
Kabllot që mbajnë qarqe dixhitale dhe rryma analoge do të gjenerojnë kapacitet dhe induktivitet parazitar, duke shkaktuar shumë probleme të lidhura me EMC. Nëse përdoret një kabllo me çifte të përdredhura, niveli i bashkimit do të mbahet i ulët dhe fusha magnetike e krijuar do të eliminohet. Për sinjalet me frekuencë të lartë, duhet të përdoret një kabllo e mbrojtur dhe pjesa e përparme dhe e pasme e kabllit duhet të tokëzohen për të eliminuar ndërhyrjen EMI.
Mbrojtja fizike është të mbështillni të gjithë ose një pjesë të sistemit me një paketë metalike për të parandaluar hyrjen e EMI në qarkun PCB. Ky lloj mbrojtjeje është si një enë përcjellëse e mbyllur me tokëzim, e cila zvogëlon madhësinë e lakut të antenës dhe thith EMI.