การป้องกันสัญญาณรบกวนเป็นส่วนเชื่อมต่อที่สำคัญมากในการออกแบบวงจรสมัยใหม่ ซึ่งสะท้อนถึงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของทั้งระบบโดยตรง สำหรับวิศวกร PCB การออกแบบป้องกันการรบกวนเป็นจุดสำคัญและยากที่ทุกคนต้องเชี่ยวชาญ

การรบกวนในบอร์ด PCB
ในการวิจัยจริง พบว่ามีการรบกวนหลักสี่ประการในการออกแบบ PCB: สัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟ การรบกวนของสายส่ง การมีเพศสัมพันธ์ และการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

1. เสียงรบกวนจากแหล่งจ่ายไฟ
ในวงจรความถี่สูง สัญญาณรบกวนของแหล่งจ่ายไฟมีอิทธิพลอย่างชัดเจนต่อสัญญาณความถี่สูง ดังนั้นข้อกำหนดแรกสำหรับแหล่งจ่ายไฟคือเสียงรบกวนต่ำ ที่นี่ พื้นสะอาดมีความสำคัญพอๆ กับแหล่งพลังงานสะอาด

2. สายส่ง
มีสายส่งเพียงสองประเภทที่เป็นไปได้ใน PCB: สายสตริปและสายไมโครเวฟ ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดของสายส่งคือการสะท้อน การสะท้อนกลับทำให้เกิดปัญหามากมาย ตัวอย่างเช่น สัญญาณโหลดจะเป็นการซ้อนทับของสัญญาณดั้งเดิมและสัญญาณสะท้อน ซึ่งจะเพิ่มความยากในการวิเคราะห์สัญญาณ การสะท้อนกลับจะทำให้เกิดการสูญเสียผลตอบแทน (return loss) ซึ่งจะส่งผลต่อสัญญาณ ผลกระทบนี้รุนแรงพอๆ กับที่เกิดจากการรบกวนทางเสียงเพิ่มเติม

3. การมีเพศสัมพันธ์
สัญญาณรบกวนที่สร้างโดยแหล่งสัญญาณรบกวนทำให้เกิดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าต่อระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ผ่านช่องสัญญาณเชื่อมต่อบางช่อง วิธีการควบคู่ของการรบกวนนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการกระทำกับระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ผ่านสายไฟ ช่องว่าง เส้นร่วม ฯลฯ การวิเคราะห์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยประเภทต่อไปนี้: การมีเพศสัมพันธ์โดยตรง การมีเพศสัมพันธ์แบบอิมพีแดนซ์ทั่วไป การมีเพศสัมพันธ์แบบคาปาซิทีฟ การมีเพศสัมพันธ์แบบเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การมีเพศสัมพันธ์แบบแผ่รังสี ฯลฯ

4. สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)
การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า EMI มีสองประเภท: การรบกวนแบบดำเนินการและการรบกวนแบบแผ่รังสี การรบกวนแบบตัวนำหมายถึงการเชื่อมต่อ (การรบกวน) ของสัญญาณบนเครือข่ายไฟฟ้าหนึ่งไปยังเครือข่ายไฟฟ้าอื่นผ่านตัวกลางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า การรบกวนแบบแผ่รังสีหมายถึงการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน (การรบกวน) สัญญาณไปยังเครือข่ายไฟฟ้าอื่นผ่านอวกาศ ในการออกแบบ PCB และระบบความเร็วสูง สายสัญญาณความถี่สูง พินวงจรรวม ขั้วต่อต่างๆ ฯลฯ อาจกลายเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนรังสีที่มีลักษณะเฉพาะของเสาอากาศ ซึ่งสามารถปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและส่งผลกระทบต่อระบบอื่นๆ หรือระบบย่อยอื่นๆ ในระบบ ทำงานปกติ

มาตรการป้องกันการรบกวน PCB และวงจร
การออกแบบป้องกันการติดขัดของแผงวงจรพิมพ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวงจรเฉพาะ ต่อไป เราจะอธิบายเพียงบางส่วนเกี่ยวกับมาตรการทั่วไปหลายประการของการออกแบบป้องกันการรบกวน PCB

1. การออกแบบสายไฟ
ตามขนาดของกระแสแผงวงจรพิมพ์ให้ลองเพิ่มความกว้างของสายไฟเพื่อลดความต้านทานของลูป ในเวลาเดียวกัน ให้ทิศทางของสายไฟและสายดินสอดคล้องกับทิศทางการส่งข้อมูล ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวน

2. การออกแบบสายดิน
แยกกราวด์ดิจิทัลออกจากกราวด์แอนะล็อก หากมีทั้งวงจรลอจิกและวงจรเชิงเส้นบนแผงวงจรก็ควรแยกออกจากกันให้มากที่สุด กราวด์ของวงจรความถี่ต่ำควรต่อกราวด์ขนานที่จุดเดียวให้มากที่สุด เมื่อการเดินสายไฟจริงทำได้ยาก สามารถเชื่อมต่อบางส่วนเป็นอนุกรมแล้วต่อสายดินแบบขนานได้ วงจรความถี่สูงควรต่อสายดินหลายจุดต่อเนื่องกัน สายดินควรสั้นและหนา และควรใช้ฟอยล์กราวด์พื้นที่ขนาดใหญ่คล้ายตารางรอบๆ ส่วนประกอบความถี่สูง

สายดินควรมีความหนามากที่สุด หากใช้เส้นบางมากสำหรับสายกราวด์ ศักยภาพในการลงกราวด์จะเปลี่ยนไปตามกระแส ซึ่งจะลดความต้านทานต่อสัญญาณรบกวน ดังนั้นควรทำให้สายกราวด์หนาขึ้นเพื่อให้สามารถส่งกระแสไฟที่อนุญาตบนกระดานพิมพ์ได้สามเท่า หากเป็นไปได้ สายดินควรมีความยาวมากกว่า 2~3 มม.

สายดินจะมีลักษณะเป็นวงปิด สำหรับบอร์ดพิมพ์ที่ประกอบด้วยวงจรดิจิตอลเท่านั้น วงจรกราวด์ส่วนใหญ่จะถูกจัดเรียงเป็นลูปเพื่อปรับปรุงความต้านทานทางเสียง

3. การกำหนดค่าตัวเก็บประจุแบบแยกส่วน
หนึ่งในวิธีทั่วไปในการออกแบบ PCB คือการกำหนดค่าตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนที่เหมาะสมในแต่ละส่วนสำคัญของบอร์ดที่พิมพ์

หลักการกำหนดค่าทั่วไปของตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนคือ:

1 เชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าขนาด 10 ~ 100uf ข้ามช่องจ่ายไฟ หากเป็นไปได้ ควรเชื่อมต่อกับ 100uF ขึ้นไปจะดีกว่า

2. โดยหลักการแล้ว ชิปวงจรรวมแต่ละตัวควรติดตั้งตัวเก็บประจุเซรามิก 0.01pF หากช่องว่างของบอร์ดพิมพ์ไม่เพียงพอ สามารถจัดเรียงตัวเก็บประจุ 1-10pF สำหรับทุกๆ 4~8 ชิป

3.สำหรับอุปกรณ์ที่มีความสามารถในการป้องกันเสียงรบกวนต่ำและการเปลี่ยนแปลงพลังงานขนาดใหญ่เมื่อปิด เช่น อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล RAM และ ROM ตัวเก็บประจุแบบแยกส่วนควรเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างสายไฟและสายกราวด์ของชิป

④ตัวนำตัวเก็บประจุไม่ควรยาวเกินไป โดยเฉพาะตัวเก็บประจุบายพาสความถี่สูงไม่ควรมีตะกั่ว

4. วิธีการกำจัดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าในการออกแบบ PCB

1. ลดลูป: แต่ละลูปเทียบเท่ากับเสาอากาศ ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องลดจำนวนลูป พื้นที่ของลูป และเอฟเฟกต์เสาอากาศของลูปให้เหลือน้อยที่สุด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสัญญาณมีเส้นทางลูปเดียวเท่านั้นที่จุดสองจุด หลีกเลี่ยงการวนซ้ำเทียม และลองใช้ชั้นกำลัง

②การกรอง: การกรองสามารถใช้เพื่อลด EMI ได้ทั้งบนสายไฟและบนสายสัญญาณ มีสามวิธี: การแยกตัวเก็บประจุ ตัวกรอง EMI และส่วนประกอบแม่เหล็ก

3.โล่.

④ พยายามลดความเร็วของอุปกรณ์ความถี่สูง

⑤ การเพิ่มค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของบอร์ด PCB สามารถป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนความถี่สูงเช่นสายส่งใกล้กับบอร์ดแผ่ออกไปด้านนอก การเพิ่มความหนาของบอร์ด PCB และลดความหนาของเส้นไมโครสตริปให้เหลือน้อยที่สุดสามารถป้องกันไม่ให้สายแม่เหล็กไฟฟ้าล้นและยังป้องกันการแผ่รังสีอีกด้วย