У дизајну ПЦБ-а, електромагнетна компатибилност (ЕМЦ) и сродне електромагнетне сметње (ЕМИ) су увек биле два главна проблема која су изазивала главобољу инжењера, посебно у данашњем дизајну штампаних плоча и паковање компоненти се смањује, а ОЕМ-и захтевају системе веће брзине Ситуација.
1. Преслушавање и ожичење су кључне тачке
Ожичење је посебно важно да би се обезбедио нормалан ток струје. Ако струја долази од осцилатора или другог сличног уређаја, посебно је важно држати струју одвојено од уземљења или не дозволити да струја тече паралелно са другим трагом. Два паралелна сигнала велике брзине ће генерисати ЕМЦ и ЕМИ, посебно преслушавање. Пут отпора мора бити најкраћи, а пут повратне струје мора бити што краћи. Дужина трага повратне путање треба да буде иста као и дужина трага за слање.
За ЕМИ, једно се зове „повријеђено ожичење“, а друго је „жртвовано ожичење“. Спајање индуктивности и капацитивности ће утицати на траг „жртве“ због присуства електромагнетних поља, стварајући на тај начин струју унапред и уназад на „трагу жртве“. У овом случају, таласи ће се генерисати у стабилном окружењу где су дужина преноса и дужина пријема сигнала скоро једнаке.
У добро избалансираном и стабилном окружењу ожичења, индуковане струје треба да се пониште једна другу да би се елиминисало преслушавање. Међутим, ми смо у несавршеном свету и такве ствари се неће десити. Стога је наш циљ да преслушавање свих трагова сведемо на минимум. Ако је ширина између паралелних линија двоструко већа од ширине линија, ефекат преслушавања се може минимизирати. На пример, ако је ширина трага 5 мил, минимално растојање између две паралелне траке треба да буде 10 мил или више.
Како се нови материјали и нове компоненте настављају појављивати, дизајнери ПЦБ-а морају наставити да се баве електромагнетном компатибилношћу и питањима сметњи.
2. Раздвојни кондензатор
Раздвојни кондензатори могу смањити штетне ефекте преслушавања. Требало би да се налазе између пина за напајање и пина за уземљење уређаја како би се осигурала ниска импеданса наизменичне струје и смањио шум и преслушавање. Да би се постигла ниска импеданса у широком фреквентном опсегу, требало би користити више кондензатора за раздвајање.
Важан принцип за постављање кондензатора за раздвајање је да кондензатор са најмањом вредношћу капацитивности треба да буде што ближе уређају како би се смањио ефекат индуктивности на траг. Овај конкретни кондензатор је што је могуће ближе прикључку за напајање или трагу напајања уређаја и повежите јастучић кондензатора директно на спојну или уземљену раван. Ако је траг дугачак, користите више прелаза да бисте минимизирали импедансу земље.
3. Уземљите ПЦБ
Важан начин да се смањи електромагнетна електромагнетна енергија је дизајнирање уземљења штампане плоче. Први корак је да се подручје уземљења учини што је могуће већим у оквиру укупне површине штампане плоче, што може смањити емисију, преслушавање и шум. Посебну пажњу треба посветити при повезивању сваке компоненте са тачком уземљења или уземљењем. Ако се то не уради, неутрализујући ефекат поуздане земаљске равни неће бити у потпуности искоришћен.
Посебно сложен дизајн ПЦБ-а има неколико стабилних напона. У идеалном случају, сваки референтни напон има своју одговарајућу уземљење. Међутим, ако је основни слој превише, то ће повећати трошкове производње ПЦБ-а и учинити цену превисоком. Компромис је да се уземљене равни користе у три до пет различитих позиција, а свака уземљена раван може да садржи више делова земље. Ово не само да контролише трошкове производње штампане плоче, већ и смањује ЕМИ и ЕМЦ.
Ако желите да минимизирате ЕМЦ, систем уземљења ниске импеданце је веома важан. У вишеслојном ПЦБ-у, најбоље је имати поуздану уземљену равнину, а не бакарну или раштркану уземљену плочу, јер има ниску импеданцију, може да обезбеди струјни пут, најбољи је извор сигнала за обрнуто.
Дужина времена када се сигнал враћа на земљу је такође веома важна. Време између сигнала и извора сигнала мора бити једнако, у супротном ће произвести феномен налик на антену, чинећи израчену енергију делом ЕМИ. Слично томе, трагови који преносе струју до/од извора сигнала треба да буду што је могуће краћи. Ако дужина изворне и повратне путање нису једнаке, доћи ће до одбијања од земље, што ће такође генерисати ЕМИ.
4. Избегавајте угао од 90°
Да бисте смањили ЕМИ, избегавајте ожичење, виас и друге компоненте које формирају угао од 90°, јер ће прави углови генерисати зрачење. У овом углу, капацитивност ће се повећати, а карактеристична импеданса ће се такође променити, што ће довести до рефлексије, а затим ЕМИ. Да би се избегли углови од 90°, трагови треба да се усмере до углова најмање под два угла од 45°.
5. Опрезно користите прелазе
У скоро свим распоредима ПЦБ-а, виас се мора користити за обезбеђивање проводних веза између различитих слојева. Инжењери за распоред ПЦБ-а морају бити посебно опрезни јер ће виас генерисати индуктивност и капацитивност. У неким случајевима, они ће такође произвести рефлексије, јер ће се карактеристична импеданса променити када се у трагу направи прелаз.
Такође запамтите да ће виас повећати дужину трага и да треба да се упаре. Ако је у питању диференцијални траг, треба избегавати прелазе што је више могуће. Ако се то не може избећи, користите прелазе у оба трага да бисте надокнадили кашњења у сигналу и повратној путањи.
6. Кабловска и физичка заштита
Каблови који носе дигитална кола и аналогне струје ће генерисати паразитски капацитет и индуктивност, узрокујући многе проблеме везане за ЕМЦ. Ако се користи кабл са упреденом паром, ниво спреге ће бити низак и генерисано магнетно поље ће бити елиминисано. За високофреквентне сигнале, мора се користити оклопљени кабл, а предњи и задњи део кабла морају бити уземљени да би се елиминисале ЕМИ сметње.
Физичка заштита је да се цео или део система омота металним пакетом како би се спречило да ЕМИ уђе у ПЦБ коло. Ова врста заштите је попут затвореног уземљеног проводног контејнера, који смањује величину антенске петље и апсорбује ЕМИ.