Sa disenyo ng PCB, ang electromagnetic compatibility (EMC) at nauugnay na electromagnetic interference (EMI) ay palaging dalawang pangunahing problema na naging sanhi ng pananakit ng ulo ng mga inhinyero, lalo na sa disenyo ng circuit board at packaging ng bahagi ngayon ay lumiliit, at ang mga OEM ay nangangailangan ng mas mataas na bilis ng mga sistema Sitwasyon.

1. Crosstalk at mga kable ang mga pangunahing punto

Ang mga kable ay partikular na mahalaga upang matiyak ang normal na daloy ng kasalukuyang. Kung ang kasalukuyang ay nagmumula sa isang oscillator o iba pang katulad na aparato, ito ay lalong mahalaga na panatilihin ang kasalukuyang hiwalay mula sa ground plane, o huwag hayaan ang kasalukuyang tumakbo parallel sa isa pang bakas. Dalawang magkatulad na high-speed signal ang bubuo ng EMC at EMI, lalo na ang crosstalk. Ang landas ng paglaban ay dapat na ang pinakamaikling, at ang pabalik na kasalukuyang landas ay dapat na maikli hangga't maaari. Ang haba ng trace ng return path ay dapat na kapareho ng haba ng send trace.

Para sa EMI, ang isa ay tinatawag na "infringed wiring" at ang isa ay "victimized wiring". Ang pagkabit ng inductance at capacitance ay makakaapekto sa "biktima" na bakas dahil sa pagkakaroon ng mga electromagnetic field, sa gayon ay bumubuo ng pasulong at baligtad na mga alon sa "biktima trace". Sa kasong ito, bubuo ang mga ripples sa isang matatag na kapaligiran kung saan ang haba ng paghahatid at haba ng pagtanggap ng signal ay halos pantay.

Sa isang mahusay na balanse at matatag na kapaligiran ng mga kable, ang sapilitan na mga alon ay dapat na kanselahin ang isa't isa upang maalis ang crosstalk. Gayunman, tayo ay nasa isang di-sakdal na sanlibutan, at hindi mangyayari ang gayong mga bagay. Samakatuwid, ang aming layunin ay panatilihing pinakamababa ang crosstalk ng lahat ng bakas. Kung ang lapad sa pagitan ng mga parallel na linya ay dalawang beses ang lapad ng mga linya, ang epekto ng crosstalk ay maaaring mabawasan. Halimbawa, kung ang lapad ng bakas ay 5 mil, ang pinakamababang distansya sa pagitan ng dalawang parallel na bakas sa pagtakbo ay dapat na 10 mil o higit pa.

Habang patuloy na lumilitaw ang mga bagong materyales at bagong bahagi, ang mga taga-disenyo ng PCB ay dapat patuloy na harapin ang mga isyu sa pagkakatugma ng electromagnetic at interference.

2. Decoupling capacitor

Ang mga decoupling capacitor ay maaaring mabawasan ang masamang epekto ng crosstalk. Dapat ay matatagpuan ang mga ito sa pagitan ng power supply pin at ground pin ng device upang matiyak na mababa ang AC impedance at mabawasan ang ingay at crosstalk. Upang makamit ang mababang impedance sa isang malawak na saklaw ng dalas, maraming mga decoupling capacitor ang dapat gamitin.

Ang isang mahalagang prinsipyo para sa paglalagay ng mga decoupling capacitor ay ang kapasitor na may pinakamaliit na halaga ng kapasidad ay dapat na mas malapit hangga't maaari sa aparato upang mabawasan ang epekto ng inductance sa bakas. Ang partikular na capacitor na ito ay mas malapit hangga't maaari sa power pin o power trace ng device, at direktang ikonekta ang pad ng capacitor sa via o ground plane. Kung mahaba ang bakas, gumamit ng maramihang vias para mabawasan ang ground impedance.

3. I-ground ang PCB

Ang isang mahalagang paraan upang mabawasan ang EMI ay ang disenyo ng PCB ground plane. Ang unang hakbang ay gawing mas malaki hangga't maaari ang grounding area sa loob ng kabuuang lugar ng PCB circuit board, na maaaring mabawasan ang emission, crosstalk at ingay. Ang espesyal na pangangalaga ay dapat gawin kapag ikinonekta ang bawat bahagi sa ground point o ground plane. Kung hindi ito gagawin, ang neutralizing effect ng isang maaasahang ground plane ay hindi ganap na magagamit.

Ang isang partikular na kumplikadong disenyo ng PCB ay may ilang mga matatag na boltahe. Sa isip, ang bawat boltahe ng sanggunian ay may sariling katumbas na eroplano sa lupa. Gayunpaman, kung ang layer ng lupa ay labis, tataas ang gastos sa pagmamanupaktura ng PCB at gagawing masyadong mataas ang presyo. Ang kompromiso ay ang paggamit ng mga ground plane sa tatlo hanggang limang magkakaibang posisyon, at ang bawat ground plane ay maaaring maglaman ng maraming bahagi ng lupa. Hindi lamang nito kinokontrol ang gastos sa pagmamanupaktura ng circuit board, ngunit binabawasan din ang EMI at EMC.

Kung nais mong bawasan ang EMC, ang isang mababang impedance grounding system ay napakahalaga. Sa isang multi-layer PCB, ito ay pinakamahusay na magkaroon ng isang maaasahang ground plane, sa halip na isang tanso thieving o nakakalat na ground plane, dahil ito ay may mababang impedance, ay maaaring magbigay ng isang kasalukuyang landas, ay ang pinakamahusay na reverse signal source .

Ang haba ng oras na bumalik ang signal sa lupa ay napakahalaga din. Ang oras sa pagitan ng signal at ang pinagmumulan ng signal ay dapat na pantay, kung hindi, ito ay magbubunga ng isang antenna-like phenomenon, na ginagawang bahagi ng EMI ang radiated energy. Katulad nito, ang mga bakas na nagpapadala ng kasalukuyang papunta/mula sa pinagmumulan ng signal ay dapat na kasing-ikli hangga't maaari. Kung hindi pantay ang haba ng source path at pabalik na path, magaganap ang ground bounce, na bubuo din ng EMI.

4. Iwasan ang 90° anggulo

Upang mabawasan ang EMI, iwasan ang mga wiring, vias at iba pang mga bahagi na bumubuo ng isang 90° anggulo, dahil ang mga tamang anggulo ay bubuo ng radiation. Sa sulok na ito, tataas ang kapasidad, at magbabago din ang katangian ng impedance, na humahantong sa mga pagmuni-muni at pagkatapos ay EMI. Upang maiwasan ang 90° na mga anggulo, ang mga bakas ay dapat na iruta sa mga sulok ng hindi bababa sa dalawang 45° na anggulo.

5. Gumamit ng vias nang may pag-iingat

Sa halos lahat ng mga layout ng PCB, ang vias ay dapat gamitin upang magbigay ng mga kondaktibong koneksyon sa pagitan ng iba't ibang mga layer. Ang mga inhinyero ng layout ng PCB ay kailangang maging maingat lalo na dahil ang vias ay bubuo ng inductance at capacitance. Sa ilang mga kaso, gagawa din sila ng mga reflection, dahil ang katangian ng impedance ay magbabago kapag ang isang via ay ginawa sa bakas.

Tandaan din na ang vias ay tataas ang haba ng bakas at kailangang itugma. Kung ito ay isang differential trace, ang vias ay dapat na iwasan hangga't maaari. Kung hindi ito maiiwasan, gumamit ng vias sa parehong mga bakas upang mabayaran ang mga pagkaantala sa signal at landas ng pagbabalik.

6. Cable at pisikal na kalasag

Ang mga cable na nagdadala ng mga digital circuit at analog na alon ay bubuo ng parasitic capacitance at inductance, na magdudulot ng maraming problemang nauugnay sa EMC. Kung gumamit ng twisted-pair na cable, ang antas ng pagkabit ay mananatiling mababa at ang nabuong magnetic field ay aalisin. Para sa mga high-frequency na signal, dapat gumamit ng shielded cable, at dapat na grounded ang harap at likod ng cable upang maalis ang interference ng EMI.

Ang physical shielding ay ang pagbalot sa kabuuan o bahagi ng system gamit ang metal na pakete upang maiwasan ang EMI na makapasok sa PCB circuit. Ang ganitong uri ng shielding ay parang isang closed grounded conductive container, na nagpapababa sa laki ng antenna loop at sumisipsip ng EMI.