Salian pilihan komponén jeung desain circuit, alus papan sirkuit dicitak (PCB) desain oge faktor pohara penting dina kasaluyuan éléktromagnétik. Konci pikeun desain PCB EMC nyaéta ngirangan daérah reflow saloba mungkin sareng ngantepkeun jalur reflow dina arah desain. Masalah arus balik paling umum asalna tina retakan dina pesawat rujukan, ngarobah lapisan pesawat rujukan, sarta sinyal ngalir ngaliwatan konektor. Kapasitor jumper atawa kapasitor decoupling bisa ngajawab sababaraha masalah, tapi impedansi sakabéh kapasitor, vias, hampang, sarta wiring kudu dianggap. Kuliah ieu bakal ngenalkeun téknologi desain PCB EMC tina tilu aspék: strategi layering PCB, kaahlian perenah sareng aturan kabel.

strategi layering PCB

The ketebalan, via prosés jeung jumlah lapisan dina rarancang circuit board teu konci pikeun ngarengsekeun masalah. Alus layered stacking nyaéta pikeun mastikeun bypass na decoupling tina beus kakuatan sarta ngaleutikan tegangan fana dina lapisan kakuatan atawa lapisan taneuh. Konci pikeun ngalindungan médan éléktromagnétik tina sinyal sareng catu daya. Ti sudut pandang ngambah sinyal, strategi layering alus kudu nempatkeun sagala ngambah sinyal dina hiji atawa sababaraha lapisan, sarta lapisan ieu gigireun lapisan kakuatan atawa lapisan taneuh. Pikeun catu daya, strategi layering anu saé kedahna nyaéta lapisan kakuatan anu padeukeut sareng lapisan taneuh, sareng jarak antara lapisan kakuatan sareng lapisan taneuh sakedik-gancang. Ieu naon urang nelepon strategi “layering”. Di handap ieu urang bakal ngobrol khusus ngeunaan strategi layering PCB anu saé. 1. The pesawat proyéksi tina lapisan wiring kedah di wewengkon lapisan pesawat reflow na. Upami lapisan kabel henteu aya dina daérah proyéksi lapisan pesawat reflow, bakal aya garis sinyal di luar daérah proyéksi nalika kabel, anu bakal nyababkeun masalah “radiasi ujung”, sareng ogé bakal nyababkeun daérah loop sinyal ningkat. , hasilna ngaronjat radiasi mode diferensial. 2. Coba ulah nyetel lapisan wiring padeukeut. Kusabab ngambah sinyal paralel dina lapisan wiring padeukeut bisa ngabalukarkeun crosstalk sinyal, lamun mustahil pikeun nyingkahan lapisan wiring padeukeut, jarak lapisan antara dua lapisan wiring kudu ngaronjat appropriately, sarta jarak lapisan antara lapisan wiring jeung sirkuit sinyal na kedah. jadi ngurangan. 3. Lapisan pesawat padeukeut kedah ulah aya tumpang tindihna planes proyéksi maranéhanana. Kusabab nalika projections tumpang tindih, anu capacitance gandeng antara lapisan bakal ngabalukarkeun noise antara lapisan pikeun pasangan saling.

Desain dewan multilayer

Nalika frékuénsi jam ngaleuwihan 5MHz, atawa waktu naékna sinyal kirang ti 5ns, guna ngadalikeun wewengkon loop sinyal ogé, desain dewan multilayer umumna diperlukeun. Prinsip-prinsip di handap ieu kedah diperhatoskeun nalika ngarancang papan multilayer: 1. Lapisan kabel konci (lapisan dimana jalur jam, jalur beus, jalur sinyal antarmuka, garis frekuensi radio, garis sinyal reset, jalur sinyal pilih chip sareng sababaraha sinyal kontrol. garis lokasina) kudu padeukeut jeung pesawat taneuh lengkep, preferably antara dua planes taneuh, kayaning Ditémbongkeun dina Gambar 1. Jalur sinyal konci umumna radiasi kuat atawa garis sinyal pisan sénsitip. Wiring deukeut pesawat taneuh bisa ngurangan wewengkon loop sinyal, ngurangan inténsitas radiasi atawa ningkatkeun kamampuh anti gangguan.

Figure 1 The key wiring layer is between the two ground planes

2. Pesawat kakuatan kudu ditarik balik relatif ka plane taneuh padeukeut na (disarankeun nilai 5H～20H). Retraction tina pesawat kakuatan relatif ka pesawat balik taneuh na éféktif bisa ngurangan masalah “radiasi ujung”.

In addition, the main working power plane of the board (the most widely used power plane) should be close to its ground plane to effectively reduce the loop area of ​​the power supply current, as shown in Figure 3.

Figure 3 The power plane should be close to its ground plane

3. Whether there is no signal line ≥50MHz on the TOP and BOTTOM layers of the board. If so, it is best to walk the high-frequency signal between the two plane layers to suppress its radiation to the space.

Single-layer board and double-layer board design

Pikeun desain papan lapis tunggal sareng dua lapis, desain jalur sinyal konci sareng garis listrik kedah diperhatoskeun. Kedah aya kawat taneuh di gigireun sareng paralel sareng renik kakuatan pikeun ngirangan daérah loop arus listrik. “Guide Ground Line” kedah ditempatkeun dina dua sisi garis sinyal konci papan lapis tunggal, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4. Bidang proyeksi garis sinyal konci papan lapis ganda kedah gaduh aréa taneuh anu ageung. , atawa metoda sarua salaku papan single-lapisan, desain “Guide Ground Line”, ditémbongkeun saperti dina Gambar 5. The “kawat taneuh hansip” dina dua sisi garis sinyal konci bisa ngurangan aréa loop sinyal dina hiji sisi, sarta ogé nyegah crosstalk antara garis sinyal jeung garis sinyal lianna.

Sacara umum, lapisan papan PCB tiasa dirarancang dumasar kana tabel di handap ieu.

PCB layout skills

When designing the PCB layout, fully comply with the design principle of placing in a straight line along the signal flow direction, and try to avoid looping back and forth, as shown in Figure 6. This can avoid direct signal coupling and affect signal quality. In addition, in order to prevent mutual interference and coupling between circuits and electronic components, the placement of circuits and the layout of components should follow the following principles:

1. Lamun panganteur “taneuh bersih” dirancang dina dewan, komponén nyaring jeung isolasi kudu ditempatkeun dina band isolasi antara “taneuh bersih” jeung taneuh digawé. Ieu bisa nyegah nyaring atawa alat isolasi tina gandeng ka silih ngaliwatan lapisan planar, nu weakens pangaruh. Sajaba ti éta, dina “taneuh bersih”, sajaba ti nyaring jeung alat panyalindungan, teu aya alat sejenna bisa disimpen. 2. Lamun sababaraha sirkuit modul disimpen dina PCB sarua, sirkuit digital sarta sirkuit analog, sarta-speed tinggi na-speed low sirkuit kudu diteundeun kaluar misah pikeun nyegah silih gangguan antara sirkuit digital, sirkuit analog, sirkuit-speed tinggi, jeung sirkuit-speed low. Sajaba ti éta, nalika sirkuit tinggi, sedeng, sarta low-speed aya dina papan sirkuit dina waktos anu sareng, guna nyegah frékuénsi luhur circuit noise ti radiating kaluar ngaliwatan interface nu.

3. Sirkuit filter tina port input kakuatan tina circuit board kudu ditempatkeun deukeut panganteur pikeun nyegah circuit nu geus disaring ti keur gandeng deui.

Angka 8 Sirkuit filter tina port input kakuatan kudu ditempatkeun deukeut interface nu

4. The nyaring, panyalindungan jeung isolasi komponén sirkuit panganteur disimpen deukeut panganteur, ditémbongkeun saperti dina Gambar 9, nu éféktif bisa ngahontal épék panyalindungan, nyaring jeung isolasi. Upami aya saringan sareng sirkuit panyalindungan dina antarmuka, prinsip panyalindungan munggaran teras nyaring kedah dituturkeun. Kusabab sirkuit panyalindungan dipaké pikeun overvoltage éksternal sarta suprési overcurrent, lamun sirkuit panyalindungan disimpen sanggeus sirkuit filter, sirkuit filter bakal ruksak ku overvoltage na overcurrent. Sajaba ti éta, saprak input jeung kaluaran garis sirkuit bakal ngaleuleuskeun nyaring, isolasi atawa pangaruh panyalindungan nalika aranjeunna gandeng saling, mastikeun yén input jeung kaluaran garis sirkuit filter (filter), isolasi jeung sirkuit panyalindungan henteu. pasangan saling salila perenah.

5. Sensitive circuits or devices (such as reset circuits, etc.) should be at least 1000 mil away from each edge of the board, especially the edge of the board interface.

6. Panyimpen énergi sareng kapasitor saringan frekuensi luhur kedah ditempatkeun caket sirkuit unit atanapi alat anu gaduh parobihan arus ageung (sapertos terminal input sareng kaluaran modul kakuatan, kipas, sareng relay) pikeun ngirangan daérah loop tina loop ayeuna badag.

7. Komponén filter kudu ditempatkeun samping ku samping pikeun nyegah circuit disaring ti keur interfered deui.

8. Tetep alat radiasi kuat kayaning kristal, osilator kristal, relays, sarta switching catu daya sahenteuna 1000 mils jauh ti konektor panganteur dewan. Ku cara kieu, interferensi tiasa dipancarkeun langsung atanapi arusna tiasa dipasangkeun kana kabel anu kaluar pikeun mancarkeun ka luar.

Aturan kabel PCB

Salian pilihan komponén sareng desain sirkuit, kabel papan sirkuit dicitak (PCB) anu saé ogé mangrupikeun faktor anu penting dina kasaluyuan éléktromagnétik. Kusabab PCB mangrupakeun komponén alamiah tina sistem, enhancing kasaluyuan éléktromagnétik dina kabel PCB moal mawa waragad tambahan pikeun parantosan ahir produk. Saha waé kedah émut yén perenah PCB anu goréng tiasa nyababkeun masalah kasaluyuan éléktromagnétik, tinimbang ngaleungitkeunana. Dina loba kasus, malah tambahan saringan sareng komponenana teu bisa ngajawab masalah ieu. Tungtungna, sakabéh dewan kudu rewired. Ku alatan éta, éta cara paling ongkos-éféktif pikeun ngembangkeun kabiasaan wiring PCB alus di awal. Di handap ieu bakal ngenalkeun sababaraha aturan umum kabel PCB sareng strategi desain garis listrik, garis taneuh sareng garis sinyal. Tungtungna, dumasar kana aturan ieu, ukuran perbaikan diusulkeun pikeun sirkuit papan sirkuit anu dicitak tina AC. 1. Separation wiring Fungsi separation wiring nyaéta pikeun ngaleutikan crosstalk jeung noise gandeng antara sirkuit padeukeut dina lapisan sarua PCB nu. spésifikasi 3W nyebutkeun yen sakabeh sinyal (jam, video, audio, reset, jsb) kudu diisolasi tina garis ka garis, ujung ka ujung, ditémbongkeun saperti dina Gambar 10. Dina raraga salajengna ngurangan gandeng magnét, taneuh rujukan téh. ditempatkeun deukeut sinyal konci pikeun ngasingkeun noise gandeng dihasilkeun ku garis sinyal lianna.

2. Protection jeung garis shunt setelan Shunt jeung garis panyalindungan mangrupakeun metoda pohara efektif pikeun ngasingkeun jeung ngajaga sinyal konci, kayaning sinyal jam sistem di lingkungan ribut. Dina Gambar 21, sirkuit paralel atanapi panyalindungan dina PCB disimpen sapanjang sirkuit sinyal konci. Sirkuit panyalindungan teu ngan ngasingkeun fluks magnét gandeng dihasilkeun ku garis sinyal sejen, tapi ogé ngasingkeun sinyal konci tina gandeng jeung garis sinyal lianna. Beda antara garis shunt jeung garis panyalindungan nyaéta yén garis shunt teu kudu terminated (disambungkeun ka taneuh), tapi duanana tungtung garis panyalindungan kudu disambungkeun ka taneuh. Dina raraga jang meberkeun ngurangan gandeng, sirkuit panyalindungan dina PCB multilayer bisa ditambahkeun jeung jalur ka taneuh unggal ruas séjén.

3. Desain garis kakuatan ieu dumasar kana ukuran tina circuit board ayeuna dicitak, sarta rubak garis kakuatan nyaeta sakumaha kandel sabisa pikeun ngurangan lalawanan loop. Dina waktu nu sarua, sangkan arah garis kakuatan sarta garis taneuh konsisten kalayan arah pangiriman data, nu mantuan pikeun ngaronjatkeun kamampuh anti noise. Dina panel tunggal atawa ganda, lamun garis kakuatan pisan panjang, hiji kapasitor decoupling kudu ditambahkeun kana taneuh unggal 3000 mil, sarta nilai kapasitor nyaeta 10uF + 1000pF.

Desain kawat taneuh

Prinsip desain kawat taneuh nyaéta:

(1) Taneuh digital dipisahkeun tina taneuh analog. Upami aya sirkuit logika sareng sirkuit linier dina papan sirkuit, aranjeunna kedah dipisahkeun sabisa-bisa. Taneuh tina sirkuit frékuénsi low kudu grounded sajajar dina hiji titik saloba mungkin. Nalika wiring sabenerna hese, eta bisa sawaréh disambungkeun dina runtuyan lajeng grounded dina paralel. Sirkuit frékuénsi luhur kedah didasarkeun dina sababaraha titik dina séri, kawat taneuh kedah pondok sareng diséwakeun, sareng foil taneuh anu ageung sapertos grid kedah dianggo di sabudeureun komponén frékuénsi luhur saloba mungkin.

(2) Kawat grounding kedah kandel-gancang. Upami kawat taneuh nganggo garis anu ketat pisan, poténsi taneuh bakal robih kalayan parobihan arus, anu ngirangan kinerja anti noise. Ku alatan éta, kawat taneuh kudu thickened meh bisa lulus tilu kali arus allowable dina dewan dicitak. Upami mungkin, kawat grounding kedah 2 ~ 3mm atanapi langkung.

(3) The ground wire forms a closed loop. For printed boards composed only of digital circuits, most of their grounding circuits are arranged in loops to improve noise resistance.

Desain garis sinyal

Pikeun garis sinyal konci, lamun dewan boga lapisan wiring sinyal internal, garis sinyal konci kayaning jam kudu diteundeun dina lapisan jero, sarta prioritas dibikeun ka lapisan wiring pikaresep. Salaku tambahan, garis sinyal konci henteu kedah dialihkeun ka daérah partisi, kalebet celah pesawat rujukan anu disababkeun ku vias sareng bantalan, upami henteu éta bakal nyababkeun paningkatan dina daérah loop sinyal. Jeung garis sinyal konci kudu leuwih ti 3H ti ujung pesawat rujukan (H nyaéta jangkungna garis ti pesawat rujukan) pikeun ngurangan pangaruh radiasi ujung. Pikeun jalur jam, jalur beus, garis frékuénsi radio jeung garis sinyal radiasi kuat sejen tur garis sinyal reset, chip pilih jalur sinyal, sinyal kontrol sistem jeung garis sinyal sénsitip séjén, tetep aranjeunna jauh ti panganteur na garis sinyal kaluar. Ieu nyegah gangguan dina garis sinyal radiating kuat ti gandeng ka garis sinyal kaluar sarta radiating kaluar; sarta ogé ngahindarkeun gangguan éksternal dibawa ku panganteur kaluar garis sinyal ti gandeng kana garis sinyal sénsitip, ngabalukarkeun sistem misoperation. Garis sinyal diferensial kedah dina lapisan anu sami, panjangna sami, sareng dijalankeun paralel, ngajaga impedansi konsisten, sareng teu kedah aya kabel anu sanés antara garis diferensial. Kusabab impedansi modeu umum tina pasangan garis diferensial dipastikeun sami, kamampuan anti gangguan na tiasa ningkat. Nurutkeun kana aturan wiring luhur, circuit board dicitak has tina conditioner hawa ningkat jeung dioptimalkeun.