Poleg izbire komponent in zasnove vezja, dobro tiskano vezje Zasnova (PCB) je tudi zelo pomemben dejavnik pri elektromagnetni združljivosti. Ključno pri načrtovanju PCB EMC je čim bolj zmanjšati območje pretoka in pustiti, da pot povratnega toka teče v smeri zasnove. Najpogostejše težave s povratnim tokom prihajajo zaradi razpok v referenčni ravnini, spreminjanja sloja referenčne ravnine in signala, ki teče skozi konektor. Premični kondenzatorji ali ločilni kondenzatorji lahko rešijo nekatere težave, vendar je treba upoštevati celotno impedanco kondenzatorjev, prehodov, ploščic in ožičenja. To predavanje bo predstavilo EMC-jevo tehnologijo načrtovanja PCB s treh vidikov: strategije plastenja PCB, spretnosti postavitve in pravil ožičenja.

Strategija plastenja PCB

Debelina, postopek in število plasti v zasnovi tiskanega vezja niso ključni za rešitev problema. Dobro večplastno zlaganje zagotavlja obvod in ločitev napajalnega vodila ter minimizira prehodno napetost na napajalnem sloju ali ozemljitvenem sloju. Ključ za zaščito elektromagnetnega polja signala in napajanja. Z vidika signalnih sledi bi morala biti dobra strategija plastenja, da se vse sledi signala postavijo na eno ali več plasti, te plasti pa so poleg napajalnega ali ozemljitvenega sloja. Za oskrbo z električno energijo mora biti dobra strategija plastenja, da je napajalni sloj v bližini zemeljskega sloja, razdalja med napajalnim slojem in plastjo tal pa je čim manjša. Temu pravimo strategija “plastenja”. Spodaj bomo posebej govorili o odlični strategiji plastenja PCB. 1. Projicirna ravnina plasti ožičenja mora biti v območju plasti ravnine pretoka. Če plast ožičenja ni v območju projekcije sloja ravnine reflow, bodo med ožičenjem zunaj območja projekcije obstajale signalne črte, kar bo povzročilo težavo z “robnim sevanjem” in povečalo območje signalne zanke. , kar ima za posledico povečano diferencialno sevanje. 2. Poskusite se izogniti postavljanju sosednjih plasti ožičenja. Ker lahko vzporedne signalne sledi na sosednjih slojih ožičenja povzročijo preslušavanje signala, če se sosednjim slojem ožičenja ni mogoče izogniti, je treba razmik med slojema ožičenja ustrezno povečati in razmik med sloji ožičenja in njegovim signalnim vezjem zmanjšati. 3. Sosednje ravninske plasti se morajo izogibati prekrivanju njihovih projekcijskih ravnin. Ker ko se projekcije prekrivajo, bo spojna kapacitivnost med plastmi povzročila, da se hrup med plastmi poveže med seboj.

Večplastna zasnova plošč

Kadar taktna frekvenca preseže 5MHz ali je čas vzpona signala krajši od 5ns, je za dobro nadzorovanje območja signalne zanke običajno potrebna večplastna zasnova plošče. Pri načrtovanju večslojnih plošč je treba biti pozoren na naslednja načela: 1. Ključni sloj ožičenja (plast, kjer je ura, vodilo, vmesniška signalna linija, radiofrekvenčna linija, signalna linija za ponastavitev, signalna linija za izbiro čipa in različni krmilni signali se nahajajo linije) morajo biti v bližini celotne ozemljitvene ravnine, po možnosti med obema ozemljitvenima ravninama, kot je prikazano na sliki 1. Ključne signalne linije so na splošno močno sevanje ali izjemno občutljive signalne linije. Ožičenje blizu ozemljitvene plošče lahko zmanjša območje signalne zanke, zmanjša intenzivnost sevanja ali izboljša sposobnost preprečevanja motenj.

Slika 1 Plast ožičenja ključa je med obema ozemljenima ravninama

2. Napajalno ravnino je treba umakniti glede na sosednjo ozemljitveno ploščo (priporočena vrednost 5H～20H). Umik napajalne ravnine glede na njeno povratno ozemljitveno ploskev lahko učinkovito odpravi problem “robnega sevanja”.

Poleg tega mora biti glavna delovna napajalna ravnina plošče (najpogosteje uporabljena napajalna ravnina) blizu njene ozemljitvene ravnine, da se učinkovito zmanjša območje zanke napajalnega toka, kot je prikazano na sliki 3.

Slika 3 Napajalna plošča mora biti blizu ozemljitvene plošče

3. Ali ni signalne linije ≥50MHz na Zgornji in Spodnji plasti plošče. Če je tako, je najbolje, da visokofrekvenčni signal sprehodite med obema ravninskima slojema, da zatrete njegovo sevanje v prostor.

Zasnova enoslojne plošče in dvoslojne plošče

Pri načrtovanju enoslojnih in dvoslojnih plošč je treba posvetiti pozornost oblikovanju ključnih signalnih vodov in daljnovodov. Zraven in vzporedno z napajalno sledjo mora biti ozemljitvena žica, da se zmanjša območje zanke električnega toka. Na obeh straneh glavne signalne črte enoslojne plošče je treba položiti “vodilno ozemljitveno črto”, kot je prikazano na sliki 4. Ravnina projekcije ključne signalne linije dvoslojne plošče mora imeti veliko površino tal , ali enako metodo kot enoslojno ploščo, načrtujte “Guide Ground Line”, kot je prikazano na sliki 5. “Zaščitna ozemljitvena žica” na obeh straneh ključne signalne linije lahko zmanjša območje signalne zanke na eni strani, in tudi preprečiti preslušavanje med signalno linijo in drugimi signalnimi linijami.

Na splošno je mogoče plastenje plošče PCB oblikovati v skladu z naslednjo tabelo.

Veščine postavitve PCB

Pri načrtovanju postavitve tiskanega vezja v celoti upoštevajte načelo načrtovanja, da postavite v ravno črto vzdolž smeri toka signala in se poskusite izogniti zankanju naprej in nazaj, kot je prikazano na sliki 6. S tem se lahko izognete neposrednemu povezovanju signala in vplivate na kakovost signala. Poleg tega, da bi preprečili medsebojno motnjo in povezovanje med vezji in elektronskimi komponentami, morata postavitev vezij in razporeditev komponent upoštevati naslednja načela:

1. Če je na plošči zasnovan vmesnik »čista tla«, je treba filtrirne in izolacijske komponente namestiti na izolacijski pas med »čisto zemljo« in delovno površino. To lahko prepreči, da bi se filtrirne ali izolacijske naprave med seboj povezale skozi ravninsko plast, kar oslabi učinek. Poleg tega na »čisto zemljo« razen filtrirnih in zaščitnih naprav ni mogoče postaviti nobenih drugih naprav. 2. Če je več modulnih vezij nameščenih na isti PCB, je treba digitalna vezja in analogna vezja ter visokohitrostna in nizkohitrostna vezja razporediti ločeno, da se prepreči medsebojno motenje med digitalnimi vezji, analognimi vezji, vezji za visoke hitrosti in nizkohitrostna vezja. Poleg tega, ko na vezju hkrati obstajajo vezja visoke, srednje in nizke hitrosti, da se prepreči, da bi visokofrekvenčni šum vezja seval navzven skozi vmesnik.

3. Filtrirno vezje napajalnega vhoda na vezju naj bo nameščeno blizu vmesnika, da preprečite, da bi bilo filtrirano vezje ponovno povezano.

Slika 8 Filtrirno vezje vhodnih vrat za napajanje naj bo nameščeno blizu vmesnika

4. Komponente filtriranja, zaščite in izolacije vmesniškega vezja so nameščene blizu vmesnika, kot je prikazano na sliki 9, kar lahko učinkovito doseže učinke zaščite, filtriranja in izolacije. Če sta na vmesniku tako filter kot zaščitno vezje, je treba upoštevati načelo najprej zaščite in nato filtriranja. Ker se zaščitni tokokrog uporablja za zunanjo prenapetostno in pretokovno zatiranje, če je zaščitno vezje nameščeno za filtrirnim vezjem, bo vezje filtra poškodovano zaradi prenapetosti in pretoka. Poleg tega, ker bodo vhodne in izhodne linije vezja oslabile učinek filtriranja, izolacije ali zaščite, ko so povezane med seboj, zagotovite, da vhodni in izhodni vodi filtrskega vezja (filtra), izolacijskega in zaščitnega vezja ne delujejo združite med seboj med postavitvijo.

5. Občutljiva vezja ali naprave (kot so vezja za ponastavitev itd.) naj bodo vsaj 1000 milj oddaljena od vsakega roba plošče, zlasti roba vmesnika plošče.

6. Kondenzatorje za shranjevanje energije in visokofrekvenčne filtre je treba postaviti v bližino tokokrogov enote ali naprav z velikimi spremembami toka (kot so vhodni in izhodni priključki napajalnega modula, ventilatorji in releji), da se zmanjša območje zanke velika tokovna zanka.

7. Komponente filtra morajo biti nameščene drug ob drugem, da preprečite ponovne motnje v filtriranem krogu.

8. Naprave z močnim sevanjem, kot so kristali, kristalni oscilatorji, releji in stikalni napajalniki, naj bodo vsaj 1000 milj stran od vmesniških priključkov plošče. Na ta način se lahko interferenca seva neposredno ali pa se tok poveže z odhodnim kablom, da seva navzven.

Pravila ožičenja PCB

Poleg izbire komponent in zasnove vezja je dobro ožičenje tiskanega vezja (PCB) tudi zelo pomemben dejavnik pri elektromagnetni združljivosti. Ker je PCB sestavni del sistema, izboljšanje elektromagnetne združljivosti v ožičenju PCB ne bo povzročilo dodatnih stroškov za končno dokončanje izdelka. Vsakdo se mora spomniti, da lahko slaba postavitev PCB povzroči več težav z elektromagnetno združljivostjo, namesto da jih odpravi. V mnogih primerih tudi dodatek filtrov in komponent ne more rešiti teh težav. Na koncu je bilo treba celotno ploščo ponovno ožičiti. Zato je to stroškovno najučinkovitejši način za razvoj dobrih navad ožičenja PCB na začetku. V nadaljevanju bodo predstavljena nekatera splošna pravila ožičenja PCB in strategije načrtovanja električnih vodov, ozemljitvenih vodov in signalnih vodov. Končno so v skladu s temi pravili predlagani ukrepi za izboljšanje tipičnega vezja tiskanega vezja klimatske naprave. 1. Ločevanje ožičenja Funkcija ločevanja ožičenja je zmanjšati preslušavanje in hrup med sosednjimi vezji v isti plasti tiskanega vezja. Specifikacija 3W navaja, da morajo biti vsi signali (ura, video, avdio, ponastavitev itd.) izolirani od linije do vrstice, od roba do roba, kot je prikazano na sliki 10. Da bi dodatno zmanjšali magnetno sklopko, je referenčna ozemljitev nameščen blizu ključnega signala, da se izolira sklopni šum, ki ga povzročajo drugi signalni vodi.

2. Nastavitev zaščite in omrežne linije Shunt and protection line je zelo učinkovita metoda za izolacijo in zaščito ključnih signalov, kot so signali sistemske ure v hrupnem okolju. Na sliki 21 je vzporedno ali zaščitno vezje v PCB položeno vzdolž vezja ključnega signala. Zaščitno vezje ne samo da izolira sklopni magnetni tok, ki ga ustvarjajo drugi signalni vodi, ampak tudi izolira ključne signale od sklopitve z drugimi signalnimi linijami. Razlika med odklopnim in zaščitnim vodnikom je v tem, da ni treba prekiniti (priključiti na ozemljitev), ampak morata biti oba konca zaščitnega voda povezana z ozemljitvijo. Da bi dodatno zmanjšali sklopitev, lahko zaščitno vezje v večslojni PCB dodamo s potjo do ozemljitve na vsakem drugem segmentu.

3. Zasnova daljnovoda temelji na velikosti toka tiskanega vezja, širina daljnovoda pa je čim debelejša, da se zmanjša upor zanke. Hkrati naj bo smer daljnovoda in ozemljitve skladna s smerjo prenosa podatkov, kar pomaga povečati sposobnost protihrupnosti. V enojni ali dvojni plošči, če je daljnovod zelo dolg, je treba vsakih 3000 mil na tla dodati ločilni kondenzator, vrednost kondenzatorja pa je 10uF+1000pF.

Zasnova ozemljitvene žice

Načela oblikovanja ozemljene žice so:

(1) Digitalna ozemljitev je ločena od analogne ozemljitve. Če so na vezju tako logična kot linearna vezja, jih je treba čim bolj ločiti. Ozemljitev nizkofrekvenčnega vezja je treba čim bolj ozemljiti vzporedno na eni točki. Ko je dejansko ožičenje težavno, ga je mogoče delno povezati zaporedno in nato vzporedno ozemljiti. Visokofrekvenčni tokokrog mora biti ozemljen na več točkah zaporedno, ozemljitvena žica mora biti kratka in zakupljena, ozemljitveno folijo velikega območja v obliki mreže pa je treba čim bolj uporabiti okoli visokofrekvenčne komponente.

(2) Ozemljitvena žica mora biti čim debela. Če ozemljitvena žica uporablja zelo tesno linijo, se ozemljitveni potencial spremeni s spremembo toka, kar zmanjša delovanje proti hrupu. Zato je treba ozemljitveno žico zgostiti tako, da lahko prehaja trikratni dovoljeni tok na tiskani plošči. Če je mogoče, mora biti ozemljitvena žica 2-3 mm ali več.

(3) Ozemljitvena žica tvori zaprto zanko. Pri tiskanih ploščah, sestavljenih samo iz digitalnih vezij, je večina njihovih ozemljitvenih vezij razporejena v zanke, da se izboljša odpornost proti hrupu.

Oblikovanje signalne linije

Za ključne signalne linije, če ima plošča notranji sloj signalnega ožičenja, je treba ključne signalne linije, kot so ure, položiti na notranji sloj, prednost pa ima prednostna plast ožičenja. Poleg tega se ključne signalne linije ne smejo usmeriti čez predelno območje, vključno z vrzeli v referenčni ravnini, ki jih povzročajo prehodi in blazinice, sicer bo to povzročilo povečanje območja signalne zanke. In ključna signalna črta mora biti več kot 3H od roba referenčne ravnine (H je višina črte od referenčne ravnine), da se prepreči učinek sevanja roba. Za ure, vodila, radiofrekvenčne linije in druge signalne linije z močnim sevanjem ter signalne linije za ponastavitev, signalne linije za izbiro čipa, sistemske krmilne signale in druge občutljive signalne linije, jih hranite proč od vmesnika in odhodnih signalnih vodov. To preprečuje, da bi se motnje na liniji močnega sevalnega signala povezale z odhodno signalno linijo in sevale navzven; in se tudi izogne ​​zunanjim motnjam, ki jih povzroča izhodni signalni vod vmesnika pri povezovanju z občutljivo signalno linijo, kar povzroča napačno delovanje sistema. Diferencialne signalne linije morajo biti na isti plasti, enake dolžine in potekati vzporedno, pri čemer mora biti impedanca konsistentna, med diferencialnimi črtami pa ne sme biti nobenih drugih napeljav. Ker je impedanca skupnega načina para diferencialnih linij zagotovljena enaka, je mogoče izboljšati njegovo sposobnost preprečevanja motenj. V skladu z zgornjimi pravili ožičenja je tipično vezje s tiskanim vezjem klimatske naprave izboljšano in optimizirano.