- 15
- Nov
Վերլուծություն PCB-ի նախագծման տեխնոլոգիայի վրա՝ հիմնված EMC-ի վրա
Բացի բաղադրիչների ընտրությունից և շղթայի դիզայնից, լավ է PRINTED CIRCUIT խորհուրդը (PCB) դիզայնը նույնպես շատ կարևոր գործոն է էլեկտրամագնիսական համատեղելիության համար: PCB EMC-ի նախագծման բանալին այն է, որ հնարավորինս կրճատվի վերահոսքի տարածքը և թույլ տալ, որ վերաթողարկման ուղին հոսի դիզայնի ուղղությամբ: Ամենատարածված վերադարձի հոսանքի խնդիրները ծագում են հղման հարթության ճաքերից, հղման հարթության շերտը փոխելուց և միակցիչի միջով հոսող ազդանշանից: Թռիչքային կոնդենսատորները կամ անջատող կոնդենսատորները կարող են լուծել որոշ խնդիրներ, սակայն պետք է հաշվի առնել կոնդենսատորների, միջանցքների, բարձիկների և լարերի ընդհանուր դիմադրությունը: Այս դասախոսությունը կներկայացնի EMC-ի PCB նախագծման տեխնոլոգիան երեք ասպեկտներից՝ PCB շերտավորման ռազմավարություն, դասավորության հմտություններ և լարերի միացման կանոններ:
PCB շերտավորման ռազմավարություն
Հաստությունը, պրոցեսի միջոցով և տպատախտակի դիզայնի շերտերի քանակը խնդրի լուծման բանալին չէ: Շերտավոր լավ շերտավորումն ապահովում է հոսանքի ավտոբուսի շրջանցումն ու անջատումը և նվազագույնի հասցնել անցողիկ լարումը հոսանքի շերտի կամ հողի շերտի վրա: Ազդանշանի և էլեկտրամատակարարման էլեկտրամագնիսական դաշտը պաշտպանելու բանալին: Ազդանշանի հետքերի տեսանկյունից շերտավորման լավ ռազմավարություն պետք է լինի բոլոր ազդանշանների հետքերը մեկ կամ մի քանի շերտերի վրա դնելը, և այդ շերտերը գտնվում են ուժային շերտի կամ հիմքի շերտի կողքին: Էներգամատակարարման համար շերտավորման լավ ռազմավարություն պետք է լինի այն, որ ուժային շերտը հարում է գետնի շերտին, իսկ ուժային շերտի և գետնի շերտի միջև հեռավորությունը հնարավորինս փոքր է: Սա այն է, ինչ մենք անվանում ենք «շերտավորման» ռազմավարություն: Ստորև մենք մասնավորապես կխոսենք PCB շերտավորման գերազանց ռազմավարության մասին: 1. Հաղորդալարերի շերտի պրոյեկցիոն հարթությունը պետք է լինի իր հոսող հարթության շերտի տարածքում: Եթե լարերի շերտը չի գտնվում վերամշակման հարթության շերտի նախագծման տարածքում, ապա հաղորդալարերի ընթացքում պրոյեկցիոն տարածքից դուրս ազդանշանային գծեր կլինեն, ինչը կառաջացնի «եզրային ճառագայթման» խնդիր, ինչպես նաև կառաջացնի ազդանշանի հանգույցի տարածքի մեծացում: , ինչը հանգեցնում է դիֆերենցիալ ռեժիմի ճառագայթման ավելացմանը : 2. Փորձեք խուսափել հարակից լարերի շերտերի տեղադրումից: Քանի որ զուգահեռ ազդանշանի հետքերը հարակից լարերի շերտերի վրա կարող են առաջացնել ազդանշանի խաչաձևություն, եթե հնարավոր չէ խուսափել հարակից լարերի շերտերից, ապա երկու լարերի շերտերի միջև շերտի տարածությունը պետք է համապատասխանաբար մեծացվի, իսկ շերտի միջակայքը պետք է լինի լարերի շերտի և դրա ազդանշանային միացման միջև: կրճատվել։ 3. Հարակից հարթ շերտերը պետք է խուսափեն իրենց պրոյեկցիոն հարթությունների համընկնումից: Քանի որ երբ կանխատեսումները համընկնում են, շերտերի միջև կապակցման հզորությունը կհանգեցնի շերտերի միջև աղմուկի զուգակցմանը:
Բազմաշերտ տախտակի ձևավորում
Երբ ժամացույցի հաճախականությունը գերազանցում է 5 ՄՀց-ը, կամ ազդանշանի բարձրացման ժամանակը 5 վս-ից պակաս է, ազդանշանի հանգույցի տարածքը լավ կառավարելու համար սովորաբար պահանջվում է բազմաշերտ տախտակի ձևավորում: Բազմաշերտ տախտակները նախագծելիս պետք է ուշադրություն դարձնել հետևյալ սկզբունքներին. գծերը գտնվում են) պետք է հարևան լինեն գետնի ամբողջական հարթությանը, գերադասելի է վերգետնյա երկու հարթությունների միջև, ինչպես օրինակ՝ ցույց է տրված Նկար 1-ում: Հիմնական ազդանշանային գծերը սովորաբար ուժեղ ճառագայթման կամ չափազանց զգայուն ազդանշանային գծեր են: Գետնին մոտ գտնվող լարերը կարող են նվազեցնել ազդանշանային հանգույցի տարածքը, նվազեցնել ճառագայթման ինտենսիվությունը կամ բարելավել հակամիջամտության ունակությունը:
Նկար 1 Հիմնական լարերի շերտը գտնվում է երկու հողային հարթությունների միջև
2. Էլեկտրաէներգիայի հարթությունը պետք է հետ քաշվի հարակից վերգետնյա հարթության համեմատ (առաջարկվող արժեքը 5H~20H): Էլեկտրաէներգիայի հարթության հետ քաշումը իր վերադարձի վերգետնյա հարթության նկատմամբ կարող է արդյունավետորեն ճնշել «եզրային ճառագայթման» խնդիրը:
Բացի այդ, տախտակի հիմնական աշխատանքային ուժային հարթությունը (առավել լայնորեն օգտագործվող ուժային ինքնաթիռը) պետք է մոտ լինի իր վերգետնյա հարթությանը, որպեսզի արդյունավետորեն նվազեցնի էլեկտրամատակարարման հոսանքի հանգույցի տարածքը, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում:
Նկար 3 Էլեկտրաէներգիայի հարթությունը պետք է մոտ լինի իր գետնի հարթությանը
3. Արդյոք չկա ազդանշանային գիծ ≥50MHz տախտակի TOP և BOTTOM շերտերում: Եթե այո, ապա ավելի լավ է բարձր հաճախականության ազդանշանը երկու հարթ շերտերի միջև քայլել՝ ճնշելու նրա ճառագայթումը դեպի տարածություն:
Միաշերտ տախտակի և երկշերտ տախտակի ձևավորում
Միաշերտ և երկշերտ տախտակների նախագծման համար պետք է ուշադրություն դարձնել հիմնական ազդանշանային գծերի և էլեկտրահաղորդման գծերի նախագծմանը: Էլեկտրաէներգիայի հետքի կողքին և դրան զուգահեռ պետք է լինի ցամաքային մետաղալար՝ հոսանքի հոսանքի հանգույցի տարածքը նվազեցնելու համար: «Ուղեկցող վերգետնյա գիծը» պետք է դրվի միաշերտ տախտակի առանցքային ազդանշանային գծի երկու կողմերում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում: Երկշերտ տախտակի հիմնական ազդանշանային գծի նախագծման հարթությունը պետք է ունենա հողի մեծ տարածք: , կամ նույն մեթոդով, ինչ միաշերտ տախտակը, նախագծեք «Ուղեցույց հողային գիծ», ինչպես ցույց է տրված Նկար 5-ում: Հիմնական ազդանշանային գծի երկու կողմերում գտնվող «Պահապանի հողային լարը» կարող է մի կողմից նվազեցնել ազդանշանի հանգույցի տարածքը, ինչպես նաև կանխել ազդանշանային գծի և այլ ազդանշանային գծերի միջև բախումը:
Ընդհանուր առմամբ, PCB տախտակի շերտավորումը կարող է նախագծվել հետևյալ աղյուսակի համաձայն.
PCB դասավորության հմտություններ
PCB-ի դասավորությունը նախագծելիս լիովին համապատասխանեք ազդանշանի հոսքի ուղղությամբ ուղիղ գծով տեղադրելու նախագծման սկզբունքին և փորձեք խուսափել պտտվելուց ետ ու առաջ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 6-ում: Դա կարող է խուսափել ազդանշանի ուղիղ միացումից և ազդել ազդանշանի որակի վրա: Բացի այդ, սխեմաների և էլեկտրոնային բաղադրիչների միջև փոխադարձ միջամտությունն ու զուգավորումը կանխելու համար սխեմաների տեղադրումը և բաղադրիչների դասավորությունը պետք է հետևեն հետևյալ սկզբունքներին.
1. Եթե տախտակի վրա նախագծված է «մաքուր հող» ինտերֆեյս, ֆիլտրման և մեկուսացման բաղադրիչները պետք է տեղադրվեն «մաքուր հողի» և աշխատանքային գետնի միջև գտնվող մեկուսացման գոտու վրա: Սա կարող է կանխել ֆիլտրման կամ մեկուսացման սարքերը հարթ շերտի միջոցով միմյանց միանալուց, ինչը թուլացնում է ազդեցությունը: Բացի այդ, «մաքուր հողի վրա», բացի զտիչ և պաշտպանիչ սարքերից, այլ սարքեր չեն կարող տեղադրվել։ 2. Երբ միևնույն PCB-ի վրա տեղադրվում են մի քանի մոդուլային սխեմաներ, թվային սխեմաներ և անալոգային սխեմաներ, և բարձր արագությամբ և ցածր արագությամբ սխեմաները պետք է տեղադրվեն առանձին՝ թվային սխեմաների, անալոգային սխեմաների, բարձր արագությամբ սխեմաների և փոխադարձ միջամտությունից խուսափելու համար: ցածր արագությամբ սխեմաներ. Բացի այդ, երբ բարձր, միջին և ցածր արագության սխեմաներ առկա են միացման տախտակի վրա միաժամանակ, որպեսզի կանխեն բարձր հաճախականության շղթայի աղմուկը ինտերֆեյսի միջով դեպի դուրս ճառագայթումը:
3. Շղթայի սնուցման մուտքի միացքի ֆիլտրի սխեման պետք է տեղադրվի միջերեսի մոտ, որպեսզի զտված շղթան նորից չմիավորվի:
Նկար 8 Էլեկտրաէներգիայի մուտքային պորտի ֆիլտրի սխեման պետք է տեղադրվի միջերեսին մոտ
4. Միջերեսային սխեմայի զտման, պաշտպանության և մեկուսացման բաղադրիչները տեղադրվում են միջերեսի մոտ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 9-ում, ինչը կարող է արդյունավետորեն հասնել պաշտպանության, զտման և մեկուսացման ազդեցությանը: Եթե միջերեսում կա և՛ զտիչ, և՛ պաշտպանական սխեմա, ապա պետք է հետևել նախ պաշտպանության, ապա զտման սկզբունքին: Քանի որ պաշտպանական շղթան օգտագործվում է արտաքին գերլարման և գերհոսանքը ճնշելու համար, եթե պաշտպանական շղթան տեղադրվի ֆիլտրի միացումից հետո, ֆիլտրի շղթան կվնասվի գերլարման և գերհոսանքից: Բացի այդ, քանի որ շղթայի մուտքային և ելքային գծերը կթուլացնեն զտման, մեկուսացման կամ պաշտպանության էֆեկտը, երբ դրանք զուգակցվեն միմյանց հետ, համոզվեք, որ ֆիլտրի շղթայի (ֆիլտրի), մեկուսացման և պաշտպանության շղթայի մուտքային և ելքային գծերը չեն զույգը միմյանց հետ դասավորության ժամանակ:
5. Զգայուն սխեմաները կամ սարքերը (օրինակ՝ վերակայման սխեմաները և այլն) պետք է լինեն առնվազն 1000 մղոն հեռավորության վրա տախտակի յուրաքանչյուր եզրից, հատկապես տախտակի միջերեսի եզրից:
6. Էներգիայի պահեստավորման և բարձր հաճախականության ֆիլտրի կոնդենսատորները պետք է տեղադրվեն միավորի սխեմաների կամ հոսանքի մեծ փոփոխություններ ունեցող սարքերի մոտ (ինչպիսիք են հոսանքի մոդուլի մուտքային և ելքային տերմինալները, օդափոխիչները և ռելեները)՝ նվազեցնելու օղակի տարածքը: մեծ ընթացիկ հանգույց:
7. Զտիչի բաղադրիչները պետք է տեղադրվեն կողք կողքի, որպեսզի զտված շղթան նորից չխանգարվի:
8. Պահպանեք ուժեղ ճառագայթման սարքերը, ինչպիսիք են բյուրեղները, բյուրեղյա տատանվողները, ռելեները և անջատիչ սնուցման սարքերը տախտակի միջերեսի միակցիչներից առնվազն 1000 մղոն հեռավորության վրա: Այս կերպ միջամտությունը կարող է ուղղակիորեն ճառագայթվել կամ հոսանքը կարող է զուգակցվել ելքային մալուխի հետ՝ դեպի դուրս ճառագայթելու համար:
PCB լարերի միացման կանոններ
Բացի բաղադրիչների ընտրությունից և շղթայի ձևավորումից, լավ տպագիր տպատախտակի (PCB) լարերը նույնպես շատ կարևոր գործոն են էլեկտրամագնիսական համատեղելիության համար: Քանի որ PCB-ն համակարգի ներհատուկ բաղադրիչն է, էլեկտրամագնիսական համատեղելիության բարձրացումը PCB-ի լարերում լրացուցիչ ծախսեր չի բերի արտադրանքի վերջնական ավարտին: Յուրաքանչյուրը պետք է հիշի, որ PCB-ի վատ դասավորությունը կարող է ավելի շատ էլեկտրամագնիսական համատեղելիության խնդիրներ առաջացնել, այլ ոչ թե վերացնել դրանք: Շատ դեպքերում նույնիսկ ֆիլտրերի և բաղադրիչների ավելացումը չի կարող լուծել այս խնդիրները: Ի վերջո, ամբողջ տախտակը պետք է վերակառուցվեր: Հետևաբար, դա ամենաարդյունավետ միջոցն է սկզբնական շրջանում PCB լարերի միացման լավ սովորություններ զարգացնելու համար: Հետևյալը կներկայացնի PCB էլեկտրագծերի որոշ ընդհանուր կանոններ և էլեկտրահաղորդման գծերի, վերգետնյա գծերի և ազդանշանային գծերի նախագծման ռազմավարությունները: Վերջապես, այս կանոնների համաձայն, բարելավման միջոցառումներ են առաջարկվում օդորակիչի տպագիր տպատախտակի բնորոշ սխեմայի համար: 1. Հաղորդալարերի տարանջատում Հաղորդալարերի տարանջատման գործառույթն է նվազագույնի հասցնել խտրականությունը և աղմուկի միացումը հարակից սխեմաների միջև PCB-ի նույն շերտում: 3W հստակեցումը նշում է, որ բոլոր ազդանշանները (ժամացույց, վիդեո, աուդիո, վերակայում և այլն) պետք է մեկուսացված լինեն տողից տող, եզրից եզր, ինչպես ցույց է տրված Նկար 10-ում: Մագնիսական զուգավորումն էլ ավելի նվազեցնելու համար հղման հիմքը տեղադրված է առանցքային ազդանշանի մոտ՝ այլ ազդանշանային գծերի կողմից առաջացած միացման աղմուկը մեկուսացնելու համար:
2. Պաշտպանության և շունտային գծի կարգավորում Շունտը և պաշտպանական գիծը շատ արդյունավետ մեթոդ է հիմնական ազդանշանները, օրինակ՝ համակարգի ժամացույցի ազդանշանները աղմկոտ միջավայրում մեկուսացնելու և պաշտպանելու համար: Նկար 21-ում զուգահեռ կամ պաշտպանական սխեման PCB-ում դրված է առանցքային ազդանշանի շղթայի երկայնքով: Պաշտպանական սխեման ոչ միայն մեկուսացնում է կապակցման մագնիսական հոսքը, որն առաջանում է այլ ազդանշանային գծերի կողմից, այլ նաև մեկուսացնում է հիմնական ազդանշանները այլ ազդանշանային գծերի հետ միացումից: Շանթային գծի և պաշտպանական գծի տարբերությունն այն է, որ շանթային գիծը պարտադիր չէ, որ ավարտվի (միացվի գետնին), բայց պաշտպանական գծի երկու ծայրերը պետք է միացված լինեն գետնին: Միացումն էլ ավելի նվազեցնելու համար բազմաշերտ PCB-ում պաշտպանական սխեման կարող է ավելացվել յուրաքանչյուր մյուս հատվածով դեպի գետնին տանող ճանապարհով:
3. Էլեկտրահաղորդման գծի դիզայնը հիմնված է տպագիր տպատախտակի հոսանքի չափի վրա, և հոսանքի գծի լայնությունը հնարավորինս հաստ է՝ հանգույցի դիմադրությունը նվազեցնելու համար: Միևնույն ժամանակ, էլեկտրահաղորդման գծի և վերգետնյա գծի ուղղությունը համապատասխանեցրեք տվյալների փոխանցման ուղղությանը, որն օգնում է բարձրացնել աղմուկի դեմ պայքարի ունակությունը: Մեկ կամ կրկնակի պանելում, եթե հոսանքի գիծը շատ երկար է, ապա գետնին պետք է ավելացվի անջատող կոնդենսատոր յուրաքանչյուր 3000 միլ, իսկ կոնդենսատորի արժեքը 10uF+1000pF է:
Հողային մետաղալարերի ձևավորում
Հողալարերի նախագծման սկզբունքներն են.
(1) Թվային հիմքը առանձնացված է անալոգային հողից: Եթե տպատախտակի վրա կան և՛ տրամաբանական, և՛ գծային սխեմաներ, ապա դրանք պետք է հնարավորինս առանձնացվեն: Ցածր հաճախականության շղթայի հիմքը պետք է հնարավորինս հիմնավորված լինի մեկ կետում զուգահեռ: Երբ իրական լարերը դժվար է, այն կարելի է մասամբ միացնել հաջորդաբար, այնուհետև զուգահեռաբար հիմնավորել: Բարձր հաճախականության սխեման պետք է հիմնավորված լինի մի քանի կետերում հաջորդաբար, հողային լարը պետք է լինի կարճ և վարձակալված, իսկ ցանցի նման մեծ մակերեսով գետնին փայլաթիթեղը պետք է հնարավորինս օգտագործվի բարձր հաճախականության բաղադրիչի շուրջ:
(2) Հողանցման մետաղալարը պետք է հնարավորինս հաստ լինի: Եթե հողային մետաղալարն օգտագործում է շատ ամուր գիծ, ապա գետնի ներուժը փոխվում է հոսանքի փոփոխության հետ, ինչը նվազեցնում է հակաաղմուկի արդյունավետությունը: Հետեւաբար, հողային մետաղալարը պետք է խտացնել, որպեսզի այն կարողանա երեք անգամ գերազանցել թույլատրելի հոսանքը տպագիր տախտակի վրա: Հնարավորության դեպքում հողակցման մետաղալարը պետք է լինի 2-3 մմ կամ ավելի:
(3) Հողային մետաղալարը կազմում է փակ հանգույց: Տպագիր տախտակների համար, որոնք կազմված են միայն թվային սխեմաներից, դրանց հողակցման սխեմաների մեծ մասը դասավորված են օղակներով՝ աղմուկի դիմադրությունը բարելավելու համար:
Ազդանշանի գծի ձևավորում
Հիմնական ազդանշանային գծերի համար, եթե տախտակն ունի ներքին ազդանշանային լարերի շերտ, հիմնական ազդանշանային գծերը, ինչպիսիք են ժամացույցները, պետք է տեղադրվեն ներքին շերտի վրա, և առաջնահերթությունը տրվում է լարերի նախընտրելի շերտին: Բացի այդ, առանցքային ազդանշանային գծերը չպետք է ուղղորդվեն միջնորմային տարածքով, ներառյալ հղման հարթության բացերը, որոնք առաջանում են միջանցքների և բարձիկների պատճառով, հակառակ դեպքում դա կհանգեցնի ազդանշանի հանգույցի տարածքի ավելացմանը: Իսկ առանցքային ազդանշանի գիծը պետք է լինի ավելի քան 3H հեռավորության վրա հենակետային հարթության եզրից (H-ը գծի բարձրությունն է հղման հարթությունից)՝ եզրերի ճառագայթման ազդեցությունը ճնշելու համար: Ժամացույցի գծերի, ավտոբուսային գծերի, ռադիոհաճախականության գծերի և այլ ուժեղ ճառագայթման ազդանշանային գծերի և վերակայման ազդանշանային գծերի, չիպերի ընտրության ազդանշանային գծերի, համակարգի կառավարման ազդանշանների և այլ զգայուն ազդանշանային գծերի համար դրանք հեռու պահեք միջերեսից և ելքային ազդանշանային գծերից: Սա թույլ չի տալիս ուժեղ ճառագայթող ազդանշանային գծի միջամտությանը միանալ ելքային ազդանշանի գծին և ճառագայթել դեպի դուրս; և նաև խուսափում է արտաքին միջամտությունից, որը բերվում է միջերեսի ելքային ազդանշանի գծի միացումից դեպի զգայուն ազդանշանային գիծ՝ առաջացնելով համակարգի սխալ աշխատանքը: Դիֆերենցիալ ազդանշանային գծերը պետք է լինեն միևնույն շերտի վրա, հավասար երկարությամբ և անցնեն զուգահեռ՝ պահպանելով դիմադրողականությունը հետևողական, և դիֆերենցիալ գծերի միջև չպետք է լինի այլ լարեր: Քանի որ դիֆերենցիալ գծերի զույգի ընդհանուր ռեժիմի դիմադրությունն ապահովված է հավասար, դրա հակամիջամտության կարողությունը կարող է բարելավվել: Համաձայն վերոնշյալ լարերի միացման կանոնների, օդորակիչի տպագիր տպատախտակի բնորոշ սխեման բարելավված և օպտիմիզացված է: