У дизайні друкованої плати, електромагнітна сумісність (EMC) та пов'язані з цим електромагнітні перешкоди (EMI) завжди були двома основними проблемами, які змусили інженерів до головного болю, особливо в сучасній конструкції плати та упаковці компонентів зменшуються, а OEM потребує ситуації з більш високою швидкістю.
1. Перехресні та проводки - ключові моменти
Проводка особливо важлива для забезпечення нормального потоку струму. Якщо струм походить від генератора чи іншого подібного пристрою, особливо важливо тримати струм окремо від площини заземлення, або не дозволяти струму проходити паралельно іншим слідом. Два паралельних високошвидкісних сигналів будуть генерувати EMC та EMI, особливо перехресні. Шлях опору повинен бути найкоротшим, а шлях повернення струму повинен бути максимально коротким. Довжина сліди зворотного шляху повинна бути такою ж, як і довжина слідів відправки.
Для EMI одного називають "порушеною проводкою", а другий - "проводка жертв". Зв'язок індуктивності та ємності вплине на «жертву» сліду через наявність електромагнітних полів, тим самим генеруючи вперед і зворотні струми на «сліду жертви». У цьому випадку брижі будуть генеруватися в стабільному середовищі, де довжина передачі та довжина прийому сигналу майже рівні.
У добре збалансованому та стабільному середовищі електропроводки індуковані струми повинні скасувати один одного, щоб усунути перехрестя. Однак ми перебуваємо в недосконалому світі, і подібні речі не відбудуться. Тому наша мета - звести перехресний хрест усіх слідів до мінімуму. Якщо ширина між паралельними лініями вдвічі перевищує ширину ліній, ефект перехрестя може бути зведений до мінімуму. Наприклад, якщо ширина слідів становить 5 міл, мінімальна відстань між двома паралельними бігаючими слідами повинна бути 10 миль і більше.
Оскільки нові матеріали та нові компоненти продовжують з’являтися, дизайнери PCB повинні продовжувати вирішувати питання електромагнітної сумісності та перешкод.
2. Роз'єднання конденсатора
Роз'єднання конденсаторів можуть зменшити несприятливі наслідки перехрестя. Вони повинні розташовуватися між штифтом живлення та заземленим штифтом пристрою, щоб забезпечити низький опір змінного струму та зменшити шум та перехресний хрест. Для досягнення низького опору в широкому діапазоні частот слід використовувати багаторазові конденсатори.
Важливим принципом для розміщення конденсаторів роз'єднання є те, що конденсатор з найменшим значенням ємності повинен бути максимально близьким до пристрою, щоб зменшити ефект індуктивності на слід. Цей конкретний конденсатор максимально близький до штифта живлення або силового сліду пристрою та підключіть колодку конденсатора безпосередньо до площини VIA або заземлення. Якщо слід довгий, використовуйте декілька віас, щоб мінімізувати імпеданс на землю.
3. Заземлюйте друковану плату
Важливим способом зменшення EMI є розробка площини заземлення PCB. Перший крок - це зробити область заземлення якомога більшою в межах загальної площі плати за друковану плату, що може зменшити викиди, перехресні та шум. Спеціальне обережність повинна бути обережною при підключенні кожного компонента до точки землі або площини землі. Якщо цього не буде зроблено, нейтралізуючий ефект надійної площини землі не буде повністю використаний.
Особливо складна конструкція PCB має кілька стабільних напруг. В ідеалі кожна опорна напруга має власну відповідну площину землі. Однак, якщо наземний шар занадто багато, він збільшить виробничу вартість друкованої плати і зробить ціну занадто високою. Компроміс полягає у використанні земляних площин у трьох -п’яти різних положеннях, і кожна площина заземлення може містити кілька деталей заземлення. Це не лише контролює виробничу вартість плати, але й зменшує EMI та EMC.
Якщо ви хочете мінімізувати EMC, дуже важлива система заземлення низького опору. На багатошаровій друкованій друкованій платі найкраще мати надійну площину землі, а не мідна злодія або розсіяна площина заземлення, оскільки він має низький опір, може забезпечити поточний шлях, є найкращим джерелом зворотного сигналу.
Тривалість часу, коли сигнал повертається на землю, також дуже важливий. Час між сигналом і джерелом сигналу повинен бути рівним, інакше він створить явище, що нагадує антену, що робить випромінювану енергію частиною EMI. Аналогічно, сліди, що передають струм до/від джерела сигналу, повинні бути максимально короткими. Якщо довжина вихідного шляху та шляху повернення не рівні, відбудеться відскок заземлення, що також генерує EMI.
4. Уникайте кута 90 °
Для того, щоб зменшити EMI, уникайте проводки, VIAS та інших компонентів, що утворюють кут 90 °, оскільки прямі кути генерують випромінювання. У цьому куті ємність збільшиться, а характерний імпеданс також зміниться, що призведе до роздумів, а потім EMI. Щоб уникнути кутів 90 °, сліди слід направляти до кутів щонайменше під двома кутами 45 °.
5. Використовуйте Vias з обережністю
Майже у всіх макетах друкованої плати WIS потрібно використовувати для забезпечення електропровідних з'єднань між різними шарами. Інженери компонування PCB повинні бути особливо обережними, оскільки VIA створить індуктивність та ємність. У деяких випадках вони також створюватимуть відбиття, оскільки характерний опір змінюватиметься, коли AIS буде зроблений у сліді.
Також пам’ятайте, що VIAS збільшить довжину сліду і потребує відповідності. Якщо це диференціальний слід, Віас слід уникати якомога більше. Якщо цього неможливо уникнути, використовуйте Vias в обох слідах, щоб компенсувати затримки в сигналі та шляху повернення.
6. Кабель та фізичне екранування
Кабелі, що несуть цифрові схеми та аналогові струми, генерують паразитарну ємність та індуктивність, що спричиняє багато проблем, пов'язаних з ЕМК. Якщо буде використаний кабель із скрученою паркою, рівень зв'язку буде зберігатися низьким, а генероване магнітне поле буде усуне. Для високочастотних сигналів необхідно використовувати екранований кабель, а передня і задня частина кабелю повинні бути заземлені для усунення перешкод EMI.
Фізичне екранування - це обгорнути всю або частину системи металевим пакетом, щоб запобігти входу EMI в ланцюг друкованої плати. Цей вид екранування схожий на закритий заземлений провідний контейнер, який зменшує розмір петлі антени та поглинає EMI.