EMC-yə əsaslanan PCB Dizayn Texnologiyası üzrə təhlil

Komponentlərin seçilməsinə və dövrə dizaynına əlavə olaraq yaxşıdır çap devre (PCB) dizaynı da elektromaqnit uyğunluğunda çox vacib amildir. PCB EMC dizaynının açarı təkrar axın sahəsini mümkün qədər azaltmaq və yenidən axın yolunun dizayn istiqamətində axmasına icazə verməkdir. Qayıdış cərəyanı ilə bağlı ən çox rast gəlinən problemlər istinad müstəvisindəki çatlardan, istinad müstəvisi təbəqəsinin dəyişdirilməsindən və bağlayıcıdan keçən siqnaldan qaynaqlanır. Jumper kondansatörləri və ya ayırıcı kondansatörlər bəzi problemləri həll edə bilər, lakin kondansatörlərin, vidaların, pedlərin və naqillərin ümumi empedansı nəzərə alınmalıdır. Bu mühazirə EMC-nin PCB dizayn texnologiyasını üç aspektdən təqdim edəcək: PCB təbəqələşdirmə strategiyası, yerləşdirmə bacarıqları və naqillərin çəkilməsi qaydaları.

ipcb

PCB təbəqələşdirmə strategiyası

Qalınlıq, proses vasitəsilə və dövrə lövhəsinin dizaynındakı təbəqələrin sayı problemi həll etmək üçün əsas deyil. Yaxşı laylı yığma güc avtobusunun yan keçməsini və ayrılmasını təmin etmək və güc qatında və ya yer təbəqəsində keçici gərginliyi minimuma endirməkdir. Siqnalın və enerji təchizatının elektromaqnit sahəsini qorumaq üçün açar. Siqnal izləri nöqteyi-nəzərindən, bütün siqnal izlərinin bir və ya bir neçə təbəqəyə qoyulması yaxşı təbəqə strategiyası olmalıdır və bu təbəqələr güc qatının və ya yer təbəqəsinin yanındadır. Enerji təchizatı üçün yaxşı bir təbəqə strategiyası olmalıdır ki, güc təbəqəsi yer təbəqəsinə bitişik olsun və güc təbəqəsi ilə yer təbəqəsi arasındakı məsafə mümkün qədər kiçik olsun. Biz bunu “layinq” strategiyası adlandırırıq. Aşağıda əla PCB təbəqələşdirmə strategiyası haqqında xüsusi olaraq danışacağıq. 1. Naqil qatının proyeksiya müstəvisi onun reflow müstəvisi təbəqəsi sahəsində olmalıdır. Əgər naqil qatı reflow müstəvisi təbəqəsinin proyeksiya sahəsində deyilsə, naqil çəkmə zamanı proyeksiya sahəsindən kənarda siqnal xətləri olacaq ki, bu da “kənar şüalanma” probleminə səbəb olacaq və həmçinin siqnal dövrəsinin sahəsinin artmasına səbəb olacaq. , nəticədə artan diferensial rejimli şüalanma. 2. Bitişik naqil qatlarının qurulmasından çəkinməyə çalışın. Qonşu naqil qatlarında paralel siqnal izləri siqnal çarpazlığına səbəb ola bildiyindən, bitişik naqil qatlarından qaçmaq mümkün deyilsə, iki naqil təbəqəsi arasındakı lay məsafəsi müvafiq qaydada artırılmalı və naqil təbəqəsi ilə onun siqnal dövrəsi arasındakı təbəqə məsafəsi müvafiq olaraq artırılmalıdır. azaldılmaq. 3. Qonşu müstəvi təbəqələr öz proyeksiya müstəvilərinin üst-üstə düşməsindən qaçmalıdırlar. Çünki proyeksiyalar üst-üstə düşdükdə, təbəqələr arasındakı birləşmə tutumu təbəqələr arasındakı səs-küyün bir-biri ilə birləşməsinə səbəb olacaqdır.

Çox qatlı lövhə dizaynı

Saat tezliyi 5MHz-dən çox olduqda və ya siqnalın yüksəlmə müddəti 5ns-dən az olduqda, siqnal dövrə sahəsini yaxşı idarə etmək üçün ümumiyyətlə çox qatlı lövhə dizaynı tələb olunur. Çox qatlı lövhələrin layihələndirilməsi zamanı aşağıdakı prinsiplərə diqqət yetirilməlidir: 1. Əsas naqil qatı (saat xətti, avtobus xətti, interfeys siqnal xətti, radiotezlik xətti, sıfırlama siqnal xətti, çip seçmə siqnal xətti və müxtəlif idarəetmə siqnalının olduğu təbəqə xətlər yerləşir) tam yer müstəvisinə bitişik, tercihen iki yer müstəvisi arasında olmalıdır, məsələn Şəkil 1-də göstərilmişdir. Əsas siqnal xətləri ümumiyyətlə güclü şüalanma və ya son dərəcə həssas siqnal xətləridir. Yer müstəvisinə yaxın naqillər siqnal dövrəsinin sahəsini azalda, radiasiya intensivliyini azalda və ya anti-müdaxilə qabiliyyətini yaxşılaşdıra bilər.

Şəkil 1 Əsas naqil təbəqəsi iki yer müstəvisi arasındadır

2. Güc müstəvisi ona bitişik yer müstəvisinə nisbətən geri çəkilməlidir (tövsiyə olunan dəyər 5H~20H). Güc təyyarəsinin geri dönən yer müstəvisinə nisbətən geri çəkilməsi “kənar şüalanma” problemini effektiv şəkildə aradan qaldıra bilər.

Bundan əlavə, lövhənin əsas işçi güc təyyarəsi (ən çox istifadə olunan güc təyyarəsi) Şəkil 3-də göstərildiyi kimi enerji təchizatı cərəyanının dövrə sahəsini effektiv şəkildə azaltmaq üçün onun yer müstəvisinə yaxın olmalıdır.

Şəkil 3 Güc təyyarəsi yer müstəvisinə yaxın olmalıdır

3. Lövhənin ÜST və AŞAĞI təbəqələrində ≥50MHz siqnal xəttinin olub-olmaması. Əgər belədirsə, onun radiasiyasını kosmosa yatırmaq üçün iki müstəvi təbəqə arasında yüksək tezlikli siqnalı gəzmək yaxşıdır.

Tək qatlı lövhə və ikiqat lövhə dizaynı

Bir qatlı və iki qatlı lövhələrin dizaynı üçün əsas siqnal xətlərinin və elektrik xətlərinin dizaynına diqqət yetirilməlidir. Güc cərəyanı dövrəsinin sahəsini azaltmaq üçün güc izinin yanında və ona paralel bir torpaq teli olmalıdır. Şəkil 4-də göstərildiyi kimi, bir qatlı lövhənin əsas siqnal xəttinin hər iki tərəfində “Bələdçi Yer Xətti” çəkilməlidir. İkiqat lövhənin əsas siqnal xəttinin proyeksiya müstəvisi böyük torpaq sahəsinə malik olmalıdır. , və ya tək qatlı lövhə ilə eyni üsulla, Şəkil 5-də göstərildiyi kimi “Bələdçi Torpaq Xətti” dizayn edin. Əsas siqnal xəttinin hər iki tərəfindəki “qoruyucu torpaq naqili” bir tərəfdən siqnal dövrəsinin sahəsini azalda bilər, və həmçinin siqnal xətti ilə digər siqnal xətləri arasında qarşılıqlı əlaqənin qarşısını alır.

Ümumiyyətlə, PCB lövhəsinin təbəqələri aşağıdakı cədvələ uyğun olaraq tərtib edilə bilər.

PCB yerləşdirmə bacarıqları

PCB sxemini tərtib edərkən, siqnal axını istiqaməti boyunca düz bir xəttə yerləşdirmə dizayn prinsipinə tam riayət edin və Şəkil 6-da göstərildiyi kimi irəli və geri döngədən qaçmağa çalışın. Bu, birbaşa siqnal birləşməsindən qaça və siqnal keyfiyyətinə təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, sxemlər və elektron komponentlər arasında qarşılıqlı müdaxilənin və birləşmənin qarşısını almaq üçün sxemlərin yerləşdirilməsi və komponentlərin yerləşdirilməsi aşağıdakı prinsiplərə əməl etməlidir:

1. Lövhədə “təmiz torpaq” interfeysi nəzərdə tutulubsa, süzgəc və izolyasiya komponentləri “təmiz zəmin” ilə işçi zəminin arasındakı izolyasiya zolağına yerləşdirilməlidir. Bu, süzgəc və ya izolyasiya cihazlarının planar təbəqə vasitəsilə bir-birinə bağlanmasının qarşısını ala bilər ki, bu da effekti zəiflədir. Bundan əlavə, “təmiz zəmində” süzgəcdən və qoruyucu qurğulardan başqa heç bir başqa qurğu yerləşdirilə bilməz. 2. Birdən çox modul sxemi eyni PCB-də yerləşdirildikdə, rəqəmsal sxemlər və analoq sxemlər, yüksək sürətli və aşağı sürətli sxemlər, rəqəmsal sxemlər, analoq sxemlər, yüksək sürətli sxemlər və digərləri arasında qarşılıqlı müdaxilənin qarşısını almaq üçün ayrıca yerləşdirilməlidir. aşağı sürətli dövrələr. Bundan əlavə, yüksək tezlikli dövrə səs-küyünün interfeys vasitəsilə xaricə yayılmasının qarşısını almaq üçün elektron lövhədə eyni vaxtda yüksək, orta və aşağı sürətli sxemlər mövcud olduqda.

3. Filtrdən keçmiş dövrənin yenidən birləşməsinin qarşısını almaq üçün dövrə lövhəsinin güc giriş portunun filtr sxemi interfeysə yaxın yerləşdirilməlidir.

Şəkil 8 Güc giriş portunun filtr sxemi interfeysə yaxın yerləşdirilməlidir

4. İnterfeys dövrəsinin filtrləmə, mühafizə və izolyasiya komponentləri Şəkil 9-da göstərildiyi kimi interfeysə yaxın yerləşdirilir ki, bu da qorunma, süzgəcdən keçirmə və izolyasiya effektlərinə effektiv şəkildə nail ola bilir. İnterfeysdə həm filtr, həm də qoruyucu dövrə varsa, əvvəlcə qorunma, sonra isə filtrləmə prinsipinə əməl edilməlidir. Mühafizə sxemi xarici həddindən artıq gərginlik və həddindən artıq cərəyanın qarşısını almaq üçün istifadə edildiyi üçün qoruyucu dövrə filtr dövrəsindən sonra yerləşdirilərsə, filtr dövrəsi həddindən artıq gərginlik və həddindən artıq cərəyan nəticəsində zədələnəcəkdir. Bundan əlavə, dövrənin giriş və çıxış xətləri bir-biri ilə birləşdirildikdə filtrləmə, izolyasiya və ya qoruma effektini zəiflədəcəyi üçün filtr dövrəsinin (filtr), izolyasiya və mühafizə dövrəsinin giriş və çıxış xətlərinin layout zamanı bir-biri ilə cüt.

5. Həssas sxemlər və ya cihazlar (məsələn, sıfırlama sxemləri və s.) lövhənin hər bir kənarından, xüsusən də lövhə interfeysinin kənarından ən azı 1000 mil məsafədə olmalıdır.

6. Enerji saxlama və yüksək tezlikli filtr kondensatorları aqreqat dövrələrinin və ya böyük cərəyan dəyişikliyi olan cihazların (məsələn, enerji modulunun giriş və çıxış terminalları, ventilyatorlar və relelər) yanında yerləşdirilməlidir. böyük cərəyan döngəsi.

7. Süzgəcdən keçən dövrəyə yenidən müdaxilə etməmək üçün filtr komponentləri yan-yana yerləşdirilməlidir.

8. Kristallar, kristal osilatorlar, relelər və keçid enerji təchizatı kimi güclü şüalanma cihazlarını lövhənin interfeys birləşdiricilərindən ən azı 1000 mil uzaqda saxlayın. Bu yolla, müdaxilə birbaşa şüalana bilər və ya cərəyan xaricə şüalanma üçün çıxan kabelə birləşdirilə bilər.

PCB naqillərinin çəkilməsi qaydaları

Komponentlərin seçilməsi və dövrə dizaynı ilə yanaşı, yaxşı çap dövrə lövhəsi (PCB) naqilləri də elektromaqnit uyğunluğunda çox vacib amildir. PCB sistemin ayrılmaz tərkib hissəsi olduğundan, PCB naqillərində elektromaqnit uyğunluğunun artırılması məhsulun son tamamlanmasına əlavə xərclər gətirməyəcək. Hər kəs yadda saxlamalıdır ki, zəif bir PCB düzeni onları aradan qaldırmaq əvəzinə daha çox elektromaqnit uyğunluğu problemlərinə səbəb ola bilər. Bir çox hallarda hətta filtrlərin və komponentlərin əlavə edilməsi də bu problemləri həll edə bilməz. Nəhayət, bütün lövhəni yenidən bağlamaq lazım idi. Buna görə də, başlanğıcda yaxşı PCB məftil vərdişlərini inkişaf etdirməyin ən sərfəli yoludur. Aşağıda PCB naqillərinin bəzi ümumi qaydaları və elektrik xətlərinin, yer xətlərinin və siqnal xətlərinin dizayn strategiyaları təqdim ediləcək. Nəhayət, bu qaydalara uyğun olaraq, kondisionerin tipik çap dövrə lövhəsi sxemi üçün təkmilləşdirmə tədbirləri təklif olunur. 1. Naqillərin ayrılması Naqillərin ayrılması funksiyası PCB-nin eyni təbəqəsindəki qonşu sxemlər arasında çarpaz əlaqəni və səs-küy birləşməsini minimuma endirməkdir. 3W spesifikasiyası qeyd edir ki, bütün siqnallar (saat, video, audio, sıfırlama və s.) Şəkil 10-da göstərildiyi kimi xəttdən sətirə, kənardan kənara təcrid edilməlidir. Maqnit birləşməni daha da azaltmaq üçün istinad qruntu digər siqnal xətləri tərəfindən yaranan birləşmə səs-küyünü təcrid etmək üçün əsas siqnalın yaxınlığında yerləşdirilir.

2. Mühafizə və şunt xəttinin qurulması Şunt və mühafizə xətti səs-küylü mühitdə sistem saatı siqnalları kimi əsas siqnalları təcrid etmək və qorumaq üçün çox effektiv üsuldur. Şəkil 21-də PCB-də paralel və ya qoruyucu dövrə açar siqnalının dövrəsi boyunca çəkilir. Mühafizə sxemi yalnız digər siqnal xətləri tərəfindən yaradılan birləşdirici maqnit axını təcrid etmir, həm də əsas siqnalları digər siqnal xətləri ilə birləşmədən təcrid edir. Manevr xətti ilə mühafizə xətti arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, manevr xəttinin dayandırılması (torpaqla əlaqələndirilməsi) lazım deyil, lakin mühafizə xəttinin hər iki ucu yerə birləşdirilməlidir. Birləşməni daha da azaltmaq üçün, çox qatlı PCB-də qoruyucu dövrə hər bir digər seqmentə yerə bir yol əlavə edilə bilər.

3. Elektrik xəttinin dizaynı çap edilmiş dövrə lövhəsinin cərəyanının ölçüsünə əsaslanır və elektrik xəttinin eni döngə müqavimətini azaltmaq üçün mümkün qədər qalındır. Eyni zamanda, elektrik xəttinin və yer xəttinin istiqamətini məlumatların ötürülməsi istiqamətinə uyğunlaşdırın ki, bu da səs-küy əleyhinə qabiliyyəti artırmağa kömək edir. Tək və ya ikiqat paneldə, elektrik xətti çox uzundursa, hər 3000 mil-də yerə bir ayırıcı kondansatör əlavə edilməlidir və kondansatörün dəyəri 10uF+1000pF-dir.

Torpaq telinin dizaynı

Torpaq telinin dizayn prinsipləri bunlardır:

(1) Rəqəmsal torpaq analoq yerdən ayrılmışdır. Elektron lövhədə həm məntiqi sxemlər, həm də xətti sxemlər varsa, onları mümkün qədər ayırmaq lazımdır. Aşağı tezlikli dövrənin torpağı mümkün qədər bir nöqtədə paralel olaraq torpaqlanmalıdır. Faktiki naqillər çətin olduqda, o, qismən sıra ilə birləşdirilə və sonra paralel olaraq yerə bağlana bilər. Yüksək tezlikli dövrə ardıcıl olaraq bir neçə nöqtədə torpaqlanmalı, torpaq naqili qısa və icarəyə götürülməli və şəbəkəyə bənzər geniş sahəli torpaq folqa mümkün qədər yüksək tezlikli komponentin ətrafında istifadə edilməlidir.

(2) Torpaqlama teli mümkün qədər qalın olmalıdır. Torpaq teli çox sıx bir xətt istifadə edərsə, cərəyanın dəyişməsi ilə torpaq potensialı dəyişir, bu da səs-küy əleyhinə performansı azaldır. Buna görə də, torpaq teli qalınlaşdırılmalıdır ki, çap lövhəsində icazə verilən cərəyandan üç dəfə keçə bilsin. Mümkünsə, torpaqlama teli 2~3mm və ya daha çox olmalıdır.

(3) Torpaq teli qapalı döngə əmələ gətirir. Yalnız rəqəmsal sxemlərdən ibarət çap lövhələri üçün onların torpaqlama sxemlərinin əksəriyyəti səs-küyə qarşı müqaviməti yaxşılaşdırmaq üçün döngələr şəklində yerləşdirilir.

Siqnal xəttinin dizaynı

Əsas siqnal xətləri üçün, lövhədə daxili siqnal naqilləri təbəqəsi varsa, saatlar kimi əsas siqnal xətləri daxili təbəqəyə çəkilməlidir və üstünlük verilən naqil qatına verilir. Bundan əlavə, əsas siqnal xətləri arakəsmə sahəsi boyunca, o cümlədən keçidlər və yastıqların yaratdığı istinad müstəvisi boşluqları ilə aparılmamalıdır, əks halda bu, siqnal dövrəsinin sahəsinin artmasına səbəb olacaqdır. Və əsas siqnal xətti kənar radiasiya təsirini yatırmaq üçün istinad müstəvisinin kənarından 3H-dən çox olmalıdır (H istinad müstəvisindən xəttin hündürlüyüdür). Saat xətləri, avtobus xətləri, radiotezlik xətləri və digər güclü radiasiya siqnal xətləri və sıfırlama siqnal xətləri, çip seçmə siqnal xətləri, sistem idarəetmə siqnalları və digər həssas siqnal xətləri üçün onları interfeysdən və çıxan siqnal xətlərindən uzaq tutun. Bu, güclü şüalanan siqnal xəttindəki müdaxilənin çıxan siqnal xəttinə birləşməsinin və xaricə şüalanmasının qarşısını alır; və həmçinin, sistemin səhv işləməsinə səbəb olan həssas siqnal xəttinə qovuşmadan çıxan interfeysdən çıxan siqnal xəttinin gətirdiyi xarici müdaxilənin qarşısını alır. Diferensial siqnal xətləri eyni layda, bərabər uzunluqda olmalı və empedansı sabit saxlamaqla paralel olaraq getməli və diferensial xətlər arasında başqa naqillər olmamalıdır. Diferensial xətt cütünün ümumi rejim empedansının bərabər olması təmin edildiyi üçün onun anti-müdaxilə qabiliyyəti yaxşılaşdırıla bilər. Yuxarıda göstərilən naqillərin çəkilməsi qaydalarına əsasən, kondisionerin tipik çap elektron lövhəsi dövrəsi təkmilləşdirilmiş və optimallaşdırılmışdır.