Zašto su osjetljive linije na PCB rubovi skloni ESD smetnjama?

Do resetiranja sustava došlo je pri testiranju uzemljivača pomoću ESD kontaktnog pražnjenja od 6KV na stezaljki za uzemljenje. Tijekom ispitivanja, Y kondenzator spojen na stezaljku za uzemljenje i unutarnje digitalno radno uzemljenje bio je isključen, a rezultat ispitivanja nije značajno poboljšan.

ESD smetnje ulaze u unutarnji krug proizvoda u različitim oblicima. Za ispitivane proizvode u ovom slučaju ispitna točka je točka uzemljenja, većina energije smetnji ESD -a će otići dalje od uzemljenja, odnosno struja ESD -a ne teče izravno u unutarnji krug proizvoda, već , u standardnom ESD ispitnom okruženju IEC61000-4-2 u ovoj opremi za stol, duljina uzemljenja u oko 1 m, Linija uzemljenja će proizvesti veći induktivitet olova (može se koristiti za procjenu 1 u H/m), dolazi do smetnji elektrostatičkog pražnjenja (slika 1 prekidač K) kada je zatvorena, visoka frekvencija (manje od 1 ns raste uz struju elektrostatičkog pražnjenja ne neka testirani proizvodi zadovolje nulti napon na mjestu (SLIKA 1 Napon točke G u K nije nula kada je zatvoren). Ovaj napon bez nule na terminalu uzemljenja dodatno će ući u unutarnji krug proizvoda. Slika 1 prikazuje shematski dijagram ESD smetnji u PCB -u unutar proizvoda.

Sl. 1 Shematski dijagram ESD smetnji koje ulaze na PCB unutar proizvoda

Također se sa slike 1 može vidjeti da CP1 (parazitski kapacitet između točke pražnjenja i GND), Cp2 (parazitski kapacitet između ploče PCB -a i referentnog uzemljenja), radno tlo ploče PCB (GND) i pištolj za elektrostatičko pražnjenje pištolj za elektrostatičko pražnjenje) zajedno tvore put smetnji, a smetnja je ICM. Na ovoj putanji smetnji, PCB ploča je u sredini, a PCB je u ovom trenutku očito poremećen elektrostatičkim pražnjenjem. Ako u proizvodu postoje drugi kabeli, smetnje će biti jače.

Kako su smetnje dovele do resetiranja testiranog proizvoda? Nakon pažljivog pregleda PCB -a ispitivanog proizvoda, utvrđeno je da je kontrolna linija za resetiranje CPU -a u PCB -u postavljena na rub PCB -a i izvan ravnine GND, kao što je prikazano na slici 2.

Da biste objasnili zašto su ispisane linije na rubu PCB -a osjetljive na smetnje, počnite s parazitskim kapacitetom između tiskanih linija na PCB -u i referentne uzemljene ploče. Između ispisane linije i referentne ploče za uzemljenje postoji parazitski kapacitet, koji će ometati ispisani signalni vod na PCB ploči. Shematski dijagram interferencijskog napona uobičajenog načina rada koji ometa ispisani redak na PCB -u prikazan je na slici 3.

Slika 3 pokazuje da kada smetnje u zajedničkom načinu rada (napon smetnji u zajedničkom modu u odnosu na referentno uzemljenje) uđu u GND, napon smetnji će se generirati između ispisanog retka na PCB ploči i GND-a. Ovaj napon smetnji nije povezan samo s impedancijom između ispisane linije i GND ploče PCB -a (Z na slici 3), već i s parazitskim kapacitetom između ispisane linije i referentne ploče uzemljenja u PCB -u.

Pod pretpostavkom da je impedancija Z između ispisane linije i GND -a PCB ploče nepromijenjena, kada je parazitski kapacitet između ispisane linije i referentnog uzemljenja veći, interferencijski napon Vi između ispisane linije i GND -a PCB ploče je veći. Ovaj napon se nadovezuje na normalni radni napon na PCB -u i izravno će utjecati na radni krug u PCB -u.

Sl. 2 Stvarni dijagram djelomičnog ožičenja PCB -a ispitivanog proizvoda

Sl. 3 Shematski dijagram ispisanog reda na PCB -u s uobičajenim načinom rada s naponom

Prema formuli 1 za izračunavanje parazitskog kapaciteta između ispisane linije i referentne ploče za uzemljenje, parazitski kapacitet između ispisane linije i referentne ploče za uzemljenje ovisi o udaljenosti između ispisane linije i referentne ploče za uzemljenje (H u formuli 1) i ekvivalentno područje električnog polja formirano između ispisane crte i referentne ploče za uzemljenje

Očigledno, za dizajn sklopa u ovom slučaju, signalna linija za resetiranje na PCB -u postavljena je na rubu ploče PCB -a i pala je izvan ravnine GND, pa će signalna linija za resetiranje biti jako ometena, što će rezultirati fenomenom resetiranja sustava tijekom ESD -a test.