Analisis ing Teknologi Desain PCB Adhedhasar EMC

Saliyane ing pilihan saka komponen lan desain sirkuit, apik papan sirkuit cetak (PCB) desain uga faktor penting banget ing kompatibilitas elektromagnetik. Tombol kanggo desain PCB EMC kanggo ngurangi area reflow sabisa lan supaya path reflow mili menyang arah desain. Masalah saiki bali paling umum teka saka retak ing bidang referensi, ngganti lapisan bidang referensi, lan sinyal mili liwat konektor. Kapasitor jumper utawa kapasitor decoupling bisa ngatasi sawetara masalah, nanging impedansi sakabèhé kapasitor, vias, bantalan, lan kabel kudu dianggep. Kuliah iki bakal ngenalake teknologi desain PCB EMC saka telung aspek: strategi layering PCB, katrampilan tata letak lan aturan kabel.

ipcb

strategi layering PCB

Kekandelan, liwat proses lan jumlah lapisan ing desain papan sirkuit ora dadi kunci kanggo ngrampungake masalah kasebut. Good dilapisi tumpukan iku kanggo mesthekake bypass lan decoupling saka bis daya lan nyilikake voltase dilut ing lapisan daya utawa lapisan lemah. Kunci kanggo nglindhungi medan elektromagnetik sinyal lan sumber daya. Saka perspektif ngambah sinyal, strategi layering apik kudu sijine kabeh ngambah sinyal ing siji utawa sawetara lapisan, lan lapisan iki jejere lapisan daya utawa lapisan lemah. Kanggo sumber daya, strategi layering apik kudu lapisan daya jejer kanggo lapisan lemah, lan jarak antarane lapisan daya lan lapisan lemah minangka cilik sabisa. Iki sing diarani strategi “lapisan”. Ing ngisor iki kita bakal ngomong babagan strategi layering PCB sing apik banget. 1. Bidang proyeksi lapisan kabel kudu ana ing area lapisan bidang reflow. Yen lapisan kabel ora ana ing area proyeksi lapisan bidang reflow, bakal ana garis sinyal ing njaba area proyeksi sajrone kabel, sing bakal nyebabake masalah “radiasi pinggiran”, lan uga bakal nyebabake area loop sinyal mundhak. , nyebabake tambah radiasi mode diferensial. 2. Coba supaya ora nyetel lapisan wiring jejer. Amarga ngambah sinyal podo ing lapisan wiring jejer bisa nimbulaké crosstalk sinyal, yen mokal kanggo supaya lapisan wiring jejer, jarak lapisan antarane rong lapisan wiring kudu tambah jumbuh, lan jarak lapisan antarane lapisan wiring lan sirkuit sinyal kudu. suda. 3. Lapisan bidang jejer kudu nyegah tumpang tindih bidang proyeksi. Amarga nalika proyeksi tumpang tindih, kapasitansi kopling antarane lapisan bakal nimbulaké gangguan antarane lapisan kanggo pasangan karo saben liyane.

Desain papan multilayer

Nalika frekuensi jam ngluwihi 5MHz, utawa wektu munggah sinyal kurang saka 5ns, kanggo ngontrol wilayah daur ulang sinyal uga, desain Papan multilayer umume dibutuhake. Prinsip-prinsip ing ngisor iki kudu diwenehi perhatian nalika ngrancang papan multilayer: 1. Lapisan kabel tombol (lapisan ing ngendi garis jam, jalur bus, garis sinyal antarmuka, garis frekuensi radio, garis sinyal reset, garis sinyal pilih chip lan macem-macem sinyal kontrol. garis dumunung) kudu jejer kanggo bidang lemah lengkap, luwih antarane loro bidang lemah, kayata Dituduhake ing Figure 1. Garis sinyal tombol umume radiation kuwat utawa garis sinyal arang banget sensitif. Wiring sing cedhak karo bidang lemah bisa nyuda area loop sinyal, nyuda intensitas radiasi utawa nambah kemampuan anti-gangguan.

Figure 1 Lapisan kabel tombol antarane loro bidang lemah

2. Bidang daya kudu ditarik relatif menyang bidang lemah sing cedhak (nilai sing disaranake 5H~20H). Retraction pesawat daya relatif kanggo pesawat lemah bali bisa èfèktif nyuda “radiasi pinggiran” masalah.

Kajaba iku, bidang daya kerja utama saka papan (pesawat listrik sing paling akeh digunakake) kudu cedhak karo bidang lemah kanggo nyuda area daur ulang arus listrik kanthi efektif, kaya sing ditampilake ing Gambar 3.

Gambar 3 Bidang daya kudu cedhak karo bidang lemah

3. Apa ora ana garis sinyal ≥50MHz ing lapisan TOP lan BOTTOM papan. Yen mangkono, luwih becik lumaku sinyal frekuensi dhuwur ing antarane rong lapisan pesawat kanggo nyuda radiasi menyang ruang.

Papan siji-lapisan lan desain papan kaping pindho

Kanggo desain papan siji-lapisan lan kaping pindho, desain garis sinyal utama lan garis listrik kudu digatekake. Mesthi ana kabel lemah ing jejere lan sejajar karo jejak daya kanggo nyuda area loop arus listrik. “Garis Ground Pandhuan” kudu diselehake ing loro-lorone garis sinyal kunci papan siji-lapisan, kaya sing ditampilake ing Gambar 4. Bidang proyeksi garis sinyal tombol papan lapisan ganda kudu duwe area lemah sing akeh. , utawa cara sing padha karo papan siji-lapisan, desain “Guide Ground Line”, minangka ditampilake ing Figure 5. Ing “kabel lemah njaga” ing loro-lorone saka baris sinyal tombol bisa ngurangi area daur ulang sinyal ing tangan siji, lan uga nyegah crosstalk antarane garis sinyal lan garis sinyal liyane.

Umumé, lapisan papan PCB bisa dirancang miturut tabel ing ngisor iki.

katrampilan tata letak PCB

Nalika ngrancang tata letak PCB, kanthi tundhuk karo prinsip desain manggonke ing baris sakcara arah aliran sinyal, lan nyoba supaya looping bali lan kasebut, minangka ditampilake ing Figure 6. Iki bisa supaya sinyal langsung kopling lan mengaruhi kualitas sinyal. Kajaba iku, kanggo nyegah interferensi bebarengan lan kopling antarane sirkuit lan komponen elektronik, panggonan sirkuit lan tata letak komponen kudu tindakake prinsip ing ngisor iki:

1. Yen antarmuka “lemah resik” dirancang ing Papan, komponen nyaring lan isolasi kudu diselehake ing band isolasi antarane “lemah resik” lan lemah digunakake. Iki bisa nyegah piranti nyaring utawa isolasi saka kopling kanggo saben liyane liwat lapisan planar, kang weakens efek. Kajaba iku, ing “lemah sing resik”, kajaba piranti nyaring lan proteksi, ora ana piranti liyane sing bisa diselehake. 2. Nalika sawetara sirkuit modul diselehake ing PCB padha, sirkuit digital lan sirkuit analog, lan sirkuit kacepetan dhuwur lan kacepetan kurang kudu glethakaken metu dhewe kanggo supaya gangguan bebarengan antarane sirkuit digital, sirkuit analog, sirkuit kacepetan dhuwur, lan sirkuit kacepetan kurang. Kajaba iku, nalika sirkuit dhuwur, medium, lan kacepetan kurang ana ing papan sirkuit ing wektu sing padha, kanggo nyegah gangguan sirkuit frekuensi dhuwur saka radiating metu liwat antarmuka.

3. Sirkuit panyaring port input daya saka papan sirkuit kudu diselehake ing cedhak antarmuka kanggo nyegah sirkuit sing wis disaring saka digandhengake maneh.

Gambar 8 Sirkuit panyaring port input daya kudu diselehake ing cedhak antarmuka

4. Komponen nyaring, pangayoman lan isolasi sirkuit antarmuka diselehake ing cedhak antarmuka, kaya sing ditampilake ing Gambar 9, sing bisa entuk efek perlindungan, nyaring lan isolasi kanthi efektif. Yen ana loro filter lan sirkuit proteksi ing antarmuka, prinsip proteksi pisanan lan banjur nyaring kudu dituruti. Amarga sirkuit pangayoman digunakake kanggo overvoltage external lan dipatèni overcurrent, yen sirkuit pangayoman diselehake sawise sirkuit Filter, sirkuit Filter bakal rusak dening overvoltage lan overcurrent. Kajaba iku, amarga input lan output garis sirkuit bakal weaken nyaring, isolasi utawa efek pangayoman nalika lagi gegandhengan karo saben liyane, mesthekake yen input lan output garis sirkuit Filter (filter), isolasi lan sirkuit pangayoman ora. pasangan karo saben liyane sak tata letak.

5. Sirkuit sensitif utawa piranti (kayata sirkuit reset, etc.) kudu paling 1000 mil saka saben pinggiran Papan, utamané pojok antarmuka Papan.

6. Panyimpenan energi lan kapasitor panyaring frekuensi dhuwur kudu diselehake ing cedhak sirkuit unit utawa piranti kanthi owah-owahan saiki sing gedhe (kayata terminal input lan output modul daya, penggemar, lan relay) kanggo nyuda area daur ulang. loop saiki gedhe.

7. Komponen panyaring kudu diselehake ing sisih kanggo nyegah sirkuit sing disaring ora bisa diganggu maneh.

8. Tansah piranti radiation kuwat kayata kristal, osilator kristal, relay, lan sumber daya ngoper paling 1000 mil adoh saka konektor antarmuka Papan. Kanthi cara iki, gangguan bisa dipancarake langsung utawa arus bisa disambungake menyang kabel sing metu kanggo mancarake metu.

aturan kabel PCB

Saliyane pilihan komponen lan desain sirkuit, kabel Papan sirkuit dicithak apik (PCB) uga faktor penting banget ing kompatibilitas elektromagnetik. Wiwit PCB minangka komponèn gawan saka sistem, nambah kompatibilitas elektromagnetik ing kabel PCB ora nggawa biaya tambahan kanggo completion final saka prodhuk. Sapa wae kudu ngelingi yen tata letak PCB sing ora apik bisa nyebabake masalah kompatibilitas elektromagnetik, tinimbang ngilangi. Ing sawetara kasus, malah tambahan saringan lan komponen ora bisa ngatasi masalah iki. Pungkasane, kabeh papan kudu dipasang maneh. Mulane, iku cara paling biaya-efektif kanggo berkembang Sifat wiring PCB apik ing awal. Ing ngisor iki bakal introduce sawetara aturan umum kabel PCB lan Sastranegara desain saka garis daya, garis lemah lan garis sinyal. Pungkasan, miturut aturan kasebut, langkah-langkah perbaikan diusulake kanggo sirkuit papan sirkuit cetak khas saka AC. 1. pemisahan kabel Fungsi pemisahan kabel kanggo nyilikake crosstalk lan kopling gangguan antarane sirkuit jejer ing lapisan PCB sing padha. Spesifikasi 3W nyatakake yen kabeh sinyal (jam, video, audio, reset, lan liya-liyane) kudu diisolasi saka baris menyang baris, pinggiran menyang pinggir, kaya sing dituduhake ing Gambar 10. Supaya luwih nyuda kopling magnetik, lemah referensi kasebut diselehake ing cedhak sinyal tombol kanggo ngisolasi gangguan kopling sing diasilake dening garis sinyal liyane.

2. Proteksi lan setelan garis shunt Shunt lan garis proteksi minangka cara sing efektif banget kanggo ngisolasi lan nglindhungi sinyal kunci, kayata sinyal jam sistem ing lingkungan sing rame. Ing Gambar 21, sirkuit paralel utawa proteksi ing PCB dipasang ing sadawane sirkuit sinyal kunci. Sirkuit proteksi ora mung ngisolasi fluks magnet kopling sing digawe dening garis sinyal liyane, nanging uga ngisolasi sinyal kunci saka kopling karo garis sinyal liyane. Bedane antarane garis shunt lan garis proteksi yaiku garis shunt ora kudu diputus (disambungake menyang lemah), nanging ujung loro garis perlindungan kudu disambungake menyang lemah. Supaya luwih nyuda kopling, sirkuit pangayoman ing PCB multilayer bisa ditambahake karo path menyang lemah saben bagean liyane.

3. Desain line daya adhedhasar ukuran saiki Papan sirkuit dicithak, lan jembaré saka baris daya minangka nglukis sabisa kanggo ngurangi resistance daur ulang. Ing wektu sing padha, nggawe arah garis daya lan garis lemah konsisten karo arah transmisi data, sing mbantu nambah kemampuan anti-noise. Ing panel siji utawa pindho, yen baris daya dawa banget, kapasitor decoupling kudu ditambahake ing lemah saben 3000 mil, lan Nilai saka kapasitor punika 10uF + 1000pF.

Desain kabel lemah

Prinsip desain kawat lemah yaiku:

(1) Lemah digital dipisahake saka lemah analog. Yen ana loro sirkuit logika lan sirkuit linear ing Papan sirkuit, padha kudu dipisahake sabisa. Lemah sirkuit frekuensi rendah kudu dilebokake sejajar ing siji titik sabisa. Nalika wiring nyata angel, bisa sebagian disambungake ing seri lan banjur lemah ing podo karo. Sirkuit frekuensi dhuwur kudu diubengi ing pirang-pirang titik ing seri, kabel lemah kudu cendhak lan disewakake, lan foil lemah kaya kothak kudu digunakake ing sakubenge komponen frekuensi dhuwur.

(2) Kabel grounding kudu kandel. Yen kabel lemah nggunakake garis sing nyenyet, potensial lemah diganti karo owah-owahan arus, sing nyuda kinerja anti-noise. Mulane, kabel lemah kudu kenthel supaya bisa ngliwati kaping telu arus sing diidini ing papan sing dicithak. Yen bisa, kabel grounding kudu 2 ~ 3mm utawa luwih.

(3) Kabel lemah mbentuk loop tertutup. Kanggo papan sing dicithak mung saka sirkuit digital, sebagian besar sirkuit grounding disusun kanthi puteran kanggo nambah resistensi gangguan.

Desain garis sinyal

Kanggo garis sinyal tombol, yen Papan duwe lapisan kabel sinyal internal, garis sinyal tombol kayata jam kudu glethakaken ing lapisan utama, lan prioritas diwenehi kanggo lapisan wiring disenengi. Kajaba iku, garis sinyal kunci ora kudu dilewati ing wilayah partisi, kalebu kesenjangan pesawat referensi sing disebabake dening vias lan bantalan, yen ora, bakal nambah area loop sinyal. Lan garis sinyal tombol kudu luwih saka 3H saka pojok bidang referensi (H iku dhuwur saka baris saka bidang referensi) kanggo nyuda efek radiation pinggiran. Kanggo garis jam, garis bis, garis frekuensi radio lan garis sinyal radiation kuwat lan garis sinyal ngreset, chip pilih garis sinyal, sinyal kontrol sistem lan garis sinyal sensitif liyane, supaya wong adoh saka antarmuka lan garis sinyal metu. Iki ngalangi gangguan ing garis sinyal radiating kuwat saka kopling menyang baris sinyal metu lan radiating metu; lan uga ngindhari gangguan eksternal sing digawa dening garis sinyal metu antarmuka saka kopling menyang garis sinyal sensitif, nyebabake misoperation sistem. Garis sinyal diferensial kudu ing lapisan sing padha, dawane padha, lan mlaku kanthi podo karo, supaya impedansi tetep konsisten, lan ora ana kabel liyane ing antarane garis diferensial. Amarga impedansi mode umum saka pasangan garis diferensial wis mesthi padha, kemampuan anti-gangguan bisa ditingkatake. Miturut aturan wiring ndhuwur, sirkuit Papan sirkuit dicithak khas saka AC wis apik lan optimized.