Захист від перешкод - це дуже важлива ланка в сучасному схемотехніці, яка безпосередньо відображає продуктивність і надійність всієї системи. Для інженерів друкованих плат розробка захисту від перешкод є ключовим і складним моментом, який кожен повинен освоїти.
Наявність перешкод в платі друкованої плати
Фактичне дослідження виявило, що існують чотири основні перешкоди в конструкції друкованої плати: шум джерела живлення, перешкоди лінії передачі, зв’язок і електромагнітні перешкоди (EMI).
1. Шум джерела живлення
У високочастотному ланцюзі особливо очевидний вплив на високочастотний сигнал має шум джерела живлення. Тому першочерговою вимогою до джерела живлення є низький рівень шуму. Тут чиста земля так само важлива, як і чисте джерело енергії.
2. Лінія електропередачі
У друкованій платі можливі лише два типи ліній передачі: стрічкова та мікрохвильова. Найбільшою проблемою з лініями електропередачі є відображення. Рефлексія викличе багато проблем. Наприклад, сигнал навантаження буде суперпозицією вихідного сигналу та ехо-сигналу, що збільшить складність аналізу сигналу; відображення спричинить зворотні втрати (зворотні втрати), що вплине на сигнал. Вплив настільки ж серйозний, як і вплив додаткових шумових перешкод.
3. Зчеплення
Сигнал перешкод, створений джерелом перешкод, створює електромагнітні перешкоди електронній системі керування через певний канал зв’язку. Метод зв’язку перешкод – це не що інше, як вплив на електронну систему керування через дроти, проміжки, загальні лінії тощо. Аналіз в основному включає такі типи: прямий зв’язок, зв’язок із загальним імпедансом, ємнісний зв’язок, електромагнітний індукційний зв’язок, радіаційний зв’язок, тощо
4. Електромагнітні перешкоди (EMI)
Електромагнітні перешкоди Електромагнітні перешкоди мають два типи: кондуктивні перешкоди та випромінювані перешкоди. Кондуктивні перешкоди — це зв’язок (перешкода) сигналів однієї електричної мережі з іншою електричною мережею через провідне середовище. Випромінювана перешкода стосується зв’язку джерела перешкод (перешкоди) своїм сигналом з іншою електричною мережею через простір. У високошвидкісних друкованих платах і системах високочастотні сигнальні лінії, контакти інтегральної схеми, різні з’єднувачі тощо можуть стати джерелами радіаційних перешкод із характеристиками антени, які можуть випромінювати електромагнітні хвилі та впливати на інші системи або інші підсистеми в системі. нормальна робота.
Заходи захисту від перешкод для друкованої плати та схеми
Конструкція друкованої плати, що запобігає перешкодам, тісно пов’язана з конкретною схемою. Далі ми лише зробимо деякі пояснення щодо кількох загальних заходів дизайну захисту від перешкод друкованої плати.
1. Конструкція шнура живлення
Відповідно до величини струму друкованої плати спробуйте збільшити ширину лінії живлення, щоб зменшити опір петлі. У той же час, зробіть напрямок лінії живлення та лінії заземлення узгодженим з напрямком передачі даних, що допомагає підвищити шумозаглушення.
2. Конструкція проводу заземлення
Відокремте цифрову землю від аналогової. Якщо на друкованій платі є як логічні схеми, так і лінійні схеми, вони повинні бути розділені якомога більше. Заземлення низькочастотного контуру має бути заземлено паралельно в одній точці, наскільки це можливо. Якщо справжня проводка складна, її можна частково з’єднати послідовно, а потім заземлити паралельно. Високочастотний ланцюг має бути заземлений у кількох точках послідовно, дріт заземлення має бути коротким і товстим, а навколо високочастотного компонента слід використовувати фольгу заземлення великої площі у формі сітки.
Провід заземлення повинен бути максимально товстим. Якщо для заземлюючого дроту використовується дуже тонка лінія, потенціал заземлення змінюється зі струмом, що знижує опір шуму. Тому провід заземлення повинен бути потовщеним, щоб він міг пропускати втричі допустимий струм на друкованій платі. Якщо можливо, провід заземлення має бути вище 2~3 мм.
Провід заземлення утворює замкнутий контур. Для друкованих плат, які складаються лише з цифрових схем, більшість їхніх ланцюгів заземлення розташовані петлями для покращення шумостійкості.
3. Конфігурація конденсатора розв'язки
Одним із традиційних методів проектування друкованої плати є налаштування відповідних розв’язувальних конденсаторів на кожній ключовій частині друкованої плати.
Загальні принципи конфігурації конденсаторів розв’язки:
① Підключіть електролітичний конденсатор ємністю 10 ~ 100 мкФ до джерела живлення. Якщо є можливість, то краще підключити до 100uF і більше.
②У принципі, кожна мікросхема інтегральної схеми повинна бути оснащена керамічним конденсатором 0,01 пФ. Якщо проміжок між друкованою платою недостатній, можна встановити конденсатор 1-10 пФ на кожні 4-8 мікросхем.
③Для пристроїв зі слабкою шумозаглушувальною здатністю та великими змінами потужності при вимкненні, таких як запам’ятовуючі пристрої RAM і ROM, розв’язувальний конденсатор слід підключити безпосередньо між лінією живлення та лінією заземлення мікросхеми.
④Провід конденсатора не повинен бути занадто довгим, особливо високочастотний обхідний конденсатор не повинен мати виведення.
4. Методи усунення електромагнітних перешкод при проектуванні друкованих плат
①Зменшити петлі: кожна петля еквівалентна антені, тому нам потрібно мінімізувати кількість петель, площу петлі та ефект антени від петлі. Переконайтеся, що сигнал має лише один цикл петлі в будь-яких двох точках, уникайте штучних петель і намагайтеся використовувати рівень потужності.
②Фільтрація: фільтрацію можна використовувати для зменшення електромагнітних перешкод як на лінії живлення, так і на лінії сигналу. Є три методи: конденсатори розв’язки, фільтри електромагнітних перешкод і магнітні компоненти.
③Щит.
④ Спробуйте зменшити швидкість високочастотних пристроїв.
⑤ Збільшення діелектричної проникності друкованої плати може запобігти випромінюванню назовні високочастотних частин, таких як лінія передачі, розташована поблизу плати; збільшення товщини друкованої плати та мінімізація товщини мікросмужкової лінії може запобігти переповненню електромагнітного дроту, а також запобігти випромінюванню.