Zakaj so občutljive črte na PCB robovi, nagnjeni k motnjam ESD?

Ponastavitev sistema se je zgodila, ko je bila ozemljitvena miza preizkušena s stikom ESD 6KV na ozemljitvenem priključku. Med preskusom je bil Y kondenzator, priključen na ozemljitveni priključek in notranje digitalno delovno ozemlje, odklopljen, rezultat testa pa se ni bistveno izboljšal.

Motnje ESD vstopajo v notranje vezje izdelka v različnih oblikah. Za preskušene izdelke v tem primeru je preskusna točka zemeljska točka, večina energije motenj ESD bo odtekla od ozemljitvene črte, se pravi, da tok ESD ne teče neposredno v notranji krog izdelka, ampak , v standardnem preskusnem okolju IEC61000-4-2 ESD v tej namizni opremi je dolžina ozemljitvenega voda približno 1 m, Ozemljitvena linija bo proizvedla večjo induktivnost svinca (lahko jo uporabite za oceno 1 u H/m), pri statični razelektritvi pride do motenj (slika 1 stikalo K), ko je zaprta, visoka frekvenca (manj kot 1 ns, ki narašča vzdolž toka elektrostatičnega razelektritve, ne naj testirani izdelki ustrezajo ničelni napetosti na mestu (SLIKA 1 Točkovna napetost G v K ni zaprta). Ta ničelna napetost na ozemljitvenem priključku bo dodatno vstopila v notranji tokokrog izdelka. Slika 1 prikazuje shematski diagram motenj ESD v tiskano vezje v izdelku.

Sl. 1 Shematski diagram motenj ESD, ki vstopajo na tiskano vezje v izdelku

Iz slike 1 je razvidno tudi, da CP1 (parazitska kapacitivnost med izpustno točko in GND), Cp2 (parazitska kapacitivnost med ploščo PCB in referenčnim ozemljitvijo), delovno ozemlje iz plošče PCB (GND) in elektrostatično razelektritveno pištolo (vključno z ozemljitveno žico elektrostatična pištola) skupaj tvorita motečo pot, interferenčni tok pa je ICM. Na tej poti motenj je plošča tiskanega vezja na sredini in tiskano vezje v tem času očitno moti elektrostatična razelektritev. Če so v izdelku drugi kabli, bodo motnje močnejše.

Kako je motenje pripeljalo do ponastavitve testiranega izdelka? Po skrbnem pregledu tiskanega vezja testiranega izdelka je bilo ugotovljeno, da je bila krmilna linija za ponastavitev procesorja v tiskanem vezju nameščena na robu tiskanega vezja in zunaj ravnine GND, kot je prikazano na sliki 2.

Če želite razložiti, zakaj so natisnjene črte na robu tiskanega vezja dovzetne za motnje, začnite s parazitsko kapacitivnostjo med natisnjenimi črtami v tiskanem vezju in referenčno ozemljitveno ploščo. Med natisnjeno črto in referenčno ozemljitveno ploščo obstaja parazitska kapacitivnost, ki bo motila natisnjeno signalno linijo na plošči PCB. Shematski diagram interferenčne napetosti običajnega načina, ki moti tiskano vrstico na tiskanem vezju, je prikazan na sliki 3.

Slika 3 prikazuje, da ko interferenca v običajnem načinu (interferenčna napetost v običajnem načinu glede na referenčno ozemljitev) vstopi v GND, bo med natisnjeno vrstico na plošči PCB in GND nastala interferenčna napetost. Ta moteča napetost ni povezana le z impedanco med tiskano črto in GND plošče PCB (Z na sliki 3), ampak tudi s parazitsko kapacitivnostjo med natisnjeno linijo in referenčno ozemljitveno ploščo na tiskanem vezju.

Ob predpostavki, da je impedanca Z med tiskano črto in tiskano vezjo GND nespremenjena, ko je parazitska kapacitivnost med natisnjeno črto in referenčnim ozemljitvijo večja, je moteča napetost Vi med tiskano črto in ploščo PCB GND večja. Ta napetost se prekriva z običajno delovno napetostjo na tiskanem vezju in bo neposredno vplivala na delovno vezje v tiskanem vezju.

Sl. 2 Dejanski diagram delnega ožičenja tiskanega vezja preskusnega izdelka

Sl. 3 Shematski diagram namiga napetostnih motenj v običajnem načinu

V skladu s formulo 1 za izračun parazitske kapacitivnosti med natisnjeno črto in referenčno ozemljitveno ploščo je parazitska kapacitivnost med natisnjeno črto in referenčno ozemljitveno ploščo odvisna od razdalje med natisnjeno črto in referenčno ozemljitveno ploščo (H v formuli 1) in enakovredno območje električnega polja, ki nastane med tiskano črto in referenčno ozemljitveno ploščo

Očitno je za zasnovo vezja v tem primeru signalna linija za ponastavitev v tiskanem vezju razporejena na robu tiskane plošče in je padla izven ravnine GND, zato bo signalna linija za ponastavitev močno motena, kar bo povzročilo pojav ponastavitve sistema med ESD preskus.