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:

ipcb

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: