PCB tasarımında, elektromanyetik uyumluluk (EMC) ve ilgili elektromanyetik parazit (EMI), özellikle günümüzün devre kartı tasarımı ve bileşen ambalajında ​​mühendislerin baş ağrısına neden olan iki önemli sorun olmuştur ve OEM'ler daha yüksek hızlı sistemler durumu gerektirir.

1. Çaprazlama ve kablolama kilit noktalardır

Kablolama, normal akımın normal akışını sağlamak için özellikle önemlidir. Akım bir osilatörden veya başka bir benzer cihazdan gelirse, akımı zemin düzleminden ayrı tutmak veya akımın başka bir izlemeye paralel çalışmasına izin vermemek özellikle önemlidir. İki paralel yüksek hızlı sinyal EMC ve EMI, özellikle karışma üretecektir. Direnç yolu en kısa olmalı ve dönüş akım yolu mümkün olduğunca kısa olmalıdır. Dönüş yolu izinin uzunluğu, gönderme izinin uzunluğu ile aynı olmalıdır.

EMI için biri “ihlal edilen kablolama”, diğeri “mağdur kablolama” denir. Endüktans ve kapasitansın birleştirilmesi, elektromanyetik alanların varlığı nedeniyle “mağdur” izini etkileyecek, böylece “kurban izi” üzerinde ileri ve ters akımlar üretecektir. Bu durumda, sinyalin iletim uzunluğunun ve alım uzunluğunun neredeyse eşit olduğu sabit bir ortamda dalgalanmalar üretilecektir.

İyi dengelenmiş ve kararlı bir kablolama ortamında, indüklenen akımlar karıştırmak için birbirlerini iptal etmelidir. Ancak, kusurlu bir dünyadayız ve bu tür şeyler olmayacak. Bu nedenle amacımız, tüm izlerin karışıklığını minimumda tutmaktır. Paralel çizgiler arasındaki genişlik çizgilerin genişliğinin iki katı ise, karışmanın etkisi en aza indirilebilir. Örneğin, eser genişliği 5 mil ise, iki paralel çalışma izi arasındaki minimum mesafe 10 mil veya daha fazla olmalıdır.

Yeni malzemeler ve yeni bileşenler ortaya çıkmaya devam ettikçe, PCB tasarımcıları elektromanyetik uyumluluk ve parazit sorunları ile uğraşmaya devam etmelidir.

2. Decupling kapasitör

Ayrıştırma kapasitörleri, karışmanın olumsuz etkilerini azaltabilir. Düşük AC empedansını sağlamak ve gürültüyü azaltmak için güç kaynağı pimi ile cihazın zemin pimi arasında bulunmalıdırlar. Geniş bir frekans aralığında düşük empedans elde etmek için çoklu ayrıştırma kapasitörleri kullanılmalıdır.

Ayrıştırma kapasitörlerinin yerleştirilmesi için önemli bir prensip, en küçük kapasitans değerine sahip kapasitörün, iz üzerindeki endüktans etkisini azaltmak için cihaza mümkün olduğunca yakın olması gerektiğidir. Bu özel kapasitör, cihazın güç pimine veya güç izine mümkün olduğunca yakındır ve kapasitörün pedini doğrudan VIA veya öğütülmüş düzlemine bağlar. İz uzunsa, zemin empedansını en aza indirmek için birden fazla vias kullanın.

3. PCB'yi topraklayın

EMI'yi azaltmanın önemli bir yolu PCB yer düzlemini tasarlamaktır. İlk adım, topraklama alanını PCB devre kartının toplam alanında mümkün olduğunca büyük hale getirmektir, bu da emisyon, karışma ve gürültüyü azaltabilir. Her bir bileşeni zemin noktasına veya zemin düzlemine bağlarken özel dikkat gösterilmelidir. Bu yapılmazsa, güvenilir bir zemin düzleminin nötralize edici etkisi tam olarak kullanılmayacaktır.

Özellikle karmaşık bir PCB tasarımı birkaç kararlı voltaja sahiptir. İdeal olarak, her referans voltajının kendi karşılık gelen zemin düzlemi vardır. Ancak, zemin katmanı çok fazlaysa, PCB'nin üretim maliyetini artıracak ve fiyatı çok yüksek hale getirecektir. Uzlaşma, zemin düzlemlerini üç ila beş farklı pozisyonda kullanmaktır ve her zemin düzlemi birden fazla zemin parçası içerebilir. Bu sadece devre kartının üretim maliyetini kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda EMI ve EMC'yi de azaltır.

EMC'yi en aza indirmek istiyorsanız, düşük empedans topraklama sistemi çok önemlidir. Çok katmanlı bir PCB'de, bakır hırsızlık veya dağınık bir zemin düzlemi yerine güvenilir bir zemin düzlemine sahip olmak en iyisidir, çünkü düşük empedansa sahip, mevcut bir yol sağlayabilir, en iyi ters sinyal kaynağıdır.

Sinyalin yere döndüğü süre de çok önemlidir. Sinyal ve sinyal kaynağı arasındaki zaman eşit olmalıdır, aksi takdirde anten benzeri bir fenomen üretir, bu da yayılan enerjiyi EMI'nin bir parçası haline getirir. Benzer şekilde, akımı sinyal kaynağına ileten izler mümkün olduğunca kısa olmalıdır. Kaynak yolun uzunluğu ve dönüş yolu eşit değilse, EMI üretecektir, bu da öğütülmüş sıçrama olur.

4. 90 ° açıdan kaçının

EMI'yi azaltmak için kablolama, vias ve 90 ° açı oluşturan diğer bileşenlerden kaçının, çünkü dik açılar radyasyon üretecektir. Bu köşede, kapasitans artacak ve karakteristik empedans da değişecek ve yansımalara ve daha sonra EMI'ye yol açacaktır. 90 ° açıları önlemek için izler en az iki 45 ° açıdan köşelere yönlendirilmelidir.

5. Vias'ı dikkatli kullanın

Hemen hemen tüm PCB düzenlerinde, Vias farklı katmanlar arasında iletken bağlantılar sağlamak için kullanılmalıdır. PCB düzeni mühendislerinin özellikle dikkatli olması gerekir, çünkü Vias endüktans ve kapasitans üretecektir. Bazı durumlarda, yansımalar da üretecekler, çünkü izlemede A via yapıldığında karakteristik empedans değişecektir.

Ayrıca Vias'ın iz uzunluğunu artıracağını ve eşleştirilmesi gerektiğini unutmayın. Diferansiyel bir iz ise, Vias'dan mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Kaçınılamazsa, sinyal ve dönüş yolundaki gecikmeleri telafi etmek için her iki izdeki Vias kullanın.

6. Kablo ve fiziksel ekranlama

Dijital devreler ve analog akımlar taşıyan kablolar parazitik kapasitans ve endüktans üreterek EMC ile ilgili birçok soruna neden olacaktır. Bükülmüş bir çift kablo kullanılırsa, birleştirme seviyesi düşük tutulacak ve üretilen manyetik alan ortadan kaldırılacaktır. Yüksek frekanslı sinyaller için korumalı bir kablo kullanılmalıdır ve EMI parazitini ortadan kaldırmak için kablonun ön ve arkası topraklanmalıdır.

Fiziksel koruma, EMI'nin PCB devresine girmesini önlemek için sistemin bütününü veya bir kısmını metal bir paketle sarmaktır. Bu tür bir ekranlama, anten döngüsü boyutunu azaltan ve EMI'yi emen kapalı topraklanmış iletken bir kap gibidir.