A NYÁK-tervezésben az elektromágneses kompatibilitás (EMC) és a kapcsolódó elektromágneses interferencia (EMI) hagyományosan két fő fejtörést okoz a mérnököknek, különösen a mai áramköri lapok kialakítása és az alkatrészcsomagok zsugorodása miatt, az OEM-ek nagyobb sebességű rendszereket igényelnek.Ebben a cikkben megosztom, hogyan lehet elkerülni az elektromágneses problémákat a PCB tervezés során.
1. Az áthallás és az igazítás áll a középpontban
Az igazítás különösen fontos az áram megfelelő áramlása érdekében.Ha az áram oszcillátorból vagy más hasonló eszközből származik, akkor különösen fontos, hogy az áramot külön tartsuk a talajrétegtől, vagy hogy az áram ne folyjon párhuzamosan egy másik beállítással.Két párhuzamos nagy sebességű jel EMC-t és EMI-t generálhat, különösen az áthallást.Fontos, hogy az ellenállások a lehető legrövidebbek legyenek, a visszatérő áramok pedig a lehető legrövidebbek legyenek.A visszatérési út hosszának meg kell egyeznie az átviteli út hosszával.
Az EMI esetében az egyik utat „jogsértési útnak”, a másikat „áldozatútnak” nevezik.Az induktív és kapacitív csatolás az elektromágneses terek jelenléte miatt befolyásolja az „áldozat” útját, így előre és hátra áramot generál az „áldozati úton”.Ily módon hullámzás jön létre egy stabil környezetben, ahol a jel adási és vételi hossza közel azonos.
Egy jól kiegyensúlyozott, stabil beállítású környezetben az indukált áramoknak ki kell zárniuk egymást, így kiküszöbölve az áthallást.Azonban egy tökéletlen világban élünk, ahol ilyesmi nem történik meg.Ezért célunk az, hogy az áthallást minimálisra kell csökkenteni minden igazításnál.Az áthallás hatása minimálisra csökkenthető, ha a párhuzamos vonalak közötti szélesség kétszerese a vonalak szélességének.Például, ha a vonal szélessége 5 mil, akkor a két párhuzamos vonal közötti minimális távolság 10 mil vagy nagyobb legyen.
Ahogy folyamatosan jelennek meg az új anyagok és alkatrészek, a PCB tervezőknek továbbra is foglalkozniuk kell az elektromágneses összeférhetőség és az interferencia problémáival.
2. Kondenzátorok leválasztása
A szétkapcsoló kondenzátorok csökkentik az áthallás nemkívánatos hatásait.Ezeket az eszköz táp- és földelési érintkezői között kell elhelyezni, ami alacsony váltakozó áramú impedanciát biztosít, valamint csökkenti a zajt és az áthallást.Az alacsony impedancia széles frekvenciatartományban való eléréséhez többszörös lecsatoló kondenzátort kell használni.
A szétválasztó kondenzátorok elhelyezésének fontos alapelve, hogy a legalacsonyabb kapacitású kondenzátort a lehető legközelebb kell elhelyezni a készülékhez, hogy csökkentsék az induktív hatásokat az illesztésekre.Ezt a kondenzátort a lehető legközelebb kell elhelyezni a készülék tápegység érintkezőihez vagy a tápvezetékhez, és a kondenzátor betéteit közvetlenül a csatlakozókhoz vagy a talajszinthez kell csatlakoztatni.Ha az igazítás hosszú, használjon több átmenőt a földimpedancia minimalizálása érdekében.
3. A PCB földelése
Az EMI csökkentésének fontos módja a PCB földelőrétegének kialakítása.Az első lépés az, hogy a földelési területet a lehető legnagyobbra tegyük a NYÁK kártya teljes területén belül, hogy csökkenthető legyen a kibocsátás, az áthallás és a zaj.Különös körültekintéssel kell eljárni az egyes komponensek földelési ponthoz vagy földelőréteghez való csatlakoztatásakor, amely nélkül a megbízható földelőréteg semlegesítő hatása nem használható ki maradéktalanul.
Egy különösen összetett NYÁK-konstrukció több stabil feszültséggel rendelkezik.Ideális esetben minden referenciafeszültségnek megvan a maga megfelelő földelési rétege.A túl sok földelőréteg azonban megnövelné a PCB gyártási költségeit, és túl drágává tenné.Egy kompromisszum a földelőrétegek három-öt különböző helyen történő alkalmazása, amelyek mindegyike több földelő szakaszt is tartalmazhat.Ez nemcsak a kártya gyártási költségét szabályozza, hanem csökkenti az EMI-t és az EMC-t is.
Az alacsony impedanciájú földelési rendszer fontos az EMC minimalizálásához.A többrétegű NYÁK-ban előnyösebb egy megbízható földelőréteg, mint egy rézkiegyensúlyozó blokk (réztolvaj) vagy egy szórt földelőréteg, mivel ennek alacsony az impedanciája, áramutat biztosít, és a legjobb visszirányú jelforrás.
Az is nagyon fontos, hogy mennyi idő alatt tér vissza a jel a földre.A jelnek a forráshoz és onnan való eljutásához szükséges időnek összehasonlíthatónak kell lennie, különben antennaszerű jelenség lép fel, ami lehetővé teszi, hogy a kisugárzott energia az EMI részévé váljon.Hasonlóképpen, a jelforráshoz/-től érkező áramnak a lehető legrövidebbnek kell lennie, ha a forrás és a visszatérési út nem azonos hosszúságú, akkor földpattanás következik be, és ez szintén EMI-t generál.
4. Kerülje a 90°-os szögeket
Az EMI csökkentése érdekében kerülni kell az igazítást, az átmeneteket és az egyéb alkatrészeket, hogy 90°-os szöget képezzenek, mert a derékszög sugárzást generál.A 90°-os szög elkerülése érdekében az igazításnak legalább két 45°-os szögű huzalozásnak kell lennie a sarokhoz képest.
5. A lyuk feletti használat óvatosnak kell lennie
Szinte minden NYÁK-elrendezésben átmenőnyílásokat kell használni a különböző rétegek közötti vezető kapcsolat biztosítására.Egyes esetekben reflexiókat is produkálnak, mivel a karakterisztikus impedancia megváltozik, amikor az átmenetek az igazításban keletkeznek.
Azt is fontos megjegyezni, hogy a via-ok megnövelik az igazítás hosszát, és ezeket össze kell hangolni.Differenciális igazítások esetén lehetőség szerint kerülni kell az átmeneteket.Ha ez nem kerülhető el, akkor a jel- és visszatérési utak késéseinek kompenzálására mindkét igazításnál átmenőpontokat kell használni.
6. Kábelek és fizikai árnyékolás
A digitális áramköröket és analóg áramokat hordozó kábelek parazita kapacitást és induktivitást generálhatnak, ami számos EMC-vel kapcsolatos problémát okoz.Sodrott érpárú kábelek használata esetén a csatolás alacsony szinten marad, és a generált mágneses mezők megszűnnek.A nagyfrekvenciás jelekhez árnyékolt kábeleket kell használni, elöl és hátul is földelve, hogy kiküszöböljük az EMI-interferenciát.
A fizikai árnyékolás a rendszer egészének vagy egy részének fémcsomagolása, amely megakadályozza, hogy az EMI bejusson a PCB áramkörbe.Ez az árnyékolás zárt, földvezető kondenzátorként működik, csökkenti az antennahurok méretét és elnyeli az EMI-t.
Feladás időpontja: 2022.11.23