اجزاء اور سرکٹ ڈیزائن کے انتخاب کے علاوہ، اچھا چھپی سرکٹ بورڈ (PCB) ڈیزائن بھی برقی مقناطیسی مطابقت میں ایک بہت اہم عنصر ہے۔ PCB EMC ڈیزائن کی کلید یہ ہے کہ ری فلو ایریا کو جتنا ممکن ہو کم کیا جائے اور ری فلو پاتھ کو ڈیزائن کی سمت میں بہنے دیا جائے۔ سب سے عام واپسی کے موجودہ مسائل حوالہ جہاز میں دراڑیں، حوالہ طیارے کی پرت کو تبدیل کرنے، اور کنیکٹر سے سگنل بہنے سے آتے ہیں۔ جمپر کیپسیٹرز یا ڈیکپلنگ کیپسیٹرز کچھ مسائل کو حل کر سکتے ہیں، لیکن کیپسیٹرز، ویاس، پیڈز اور وائرنگ کی مجموعی رکاوٹ پر غور کیا جانا چاہیے۔ یہ لیکچر EMC کی PCB ڈیزائن ٹیکنالوجی کو تین پہلوؤں سے متعارف کرائے گا: PCB کی تہہ بندی کی حکمت عملی، ترتیب کی مہارت اور وائرنگ کے اصول۔

پی سی بی کی تہہ بندی کی حکمت عملی

موٹائی، عمل کے ذریعے اور سرکٹ بورڈ کے ڈیزائن میں تہوں کی تعداد مسئلہ کو حل کرنے کی کلید نہیں ہے۔ اچھی پرتوں والی اسٹیکنگ پاور بس کے بائی پاس اور ڈیکپلنگ کو یقینی بنانا اور پاور لیئر یا گراؤنڈ لیئر پر عارضی وولٹیج کو کم سے کم کرنا ہے۔ سگنل اور بجلی کی فراہمی کے برقی مقناطیسی میدان کو بچانے کی کلید۔ سگنل ٹریس کے نقطہ نظر سے، ایک اچھی تہہ بندی کی حکمت عملی یہ ہونی چاہیے کہ تمام سگنل ٹریس کو ایک یا کئی تہوں پر رکھا جائے، اور یہ تہیں پاور لیئر یا گراؤنڈ لیئر کے آگے ہوں۔ پاور سپلائی کے لیے، ایک اچھی لیئرنگ حکمت عملی یہ ہونی چاہیے کہ پاور لیئر زمینی تہہ سے متصل ہو، اور پاور لیئر اور گراؤنڈ لیئر کے درمیان فاصلہ جتنا ممکن ہو کم ہو۔ اسے ہم “پرت لگانے” کی حکمت عملی کہتے ہیں۔ ذیل میں ہم خاص طور پر بہترین پی سی بی لیئرنگ حکمت عملی کے بارے میں بات کریں گے۔ 1. وائرنگ پرت کا پروجیکشن ہوائی جہاز اس کے ریفلو ہوائی جہاز کی تہہ کے علاقے میں ہونا چاہیے۔ اگر وائرنگ کی پرت ریفلو پلین لیئر کے پروجیکشن ایریا میں نہیں ہے، تو وائرنگ کے دوران پروجیکشن ایریا سے باہر سگنل لائنیں ہوں گی، جو “ایج ریڈی ایشن” کا مسئلہ پیدا کرے گی، اور سگنل لوپ ایریا میں بھی اضافہ کرے گی۔ جس کے نتیجے میں تفریق موڈ تابکاری میں اضافہ ہوتا ہے۔ 2. ملحقہ وائرنگ تہوں کو قائم کرنے سے بچنے کی کوشش کریں۔ چونکہ ملحقہ وائرنگ کی تہوں پر متوازی سگنل کے نشانات سگنل کراسسٹالک کا سبب بن سکتے ہیں، اگر وائرنگ کی ملحقہ تہوں سے بچنا ناممکن ہو، تو وائرنگ کی دو تہوں کے درمیان پرت کا فاصلہ مناسب طریقے سے بڑھایا جانا چاہیے، اور وائرنگ کی پرت اور اس کے سگنل سرکٹ کے درمیان پرت کا وقفہ ہونا چاہیے۔ کم کیا جائے 3. ملحقہ ہوائی جہاز کی تہوں کو اپنے پروجیکشن طیاروں کے اوور لیپ ہونے سے گریز کرنا چاہیے۔ کیونکہ جب تخمینے اوورلیپ ہوتے ہیں، تہوں کے درمیان کپلنگ کیپیسیٹینس تہوں کے درمیان شور کو ایک دوسرے کے ساتھ جوڑنے کا سبب بنے گی۔

ملٹی لیئر بورڈ ڈیزائن

جب گھڑی کی فریکوئنسی 5MHz سے زیادہ ہو، یا سگنل بڑھنے کا وقت 5ns سے کم ہو، سگنل لوپ ایریا کو اچھی طرح سے کنٹرول کرنے کے لیے، عام طور پر ملٹی لیئر بورڈ ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ ملٹی لیئر بورڈز کو ڈیزائن کرتے وقت درج ذیل اصولوں پر توجہ دی جانی چاہیے: 1. کلیدی وائرنگ پرت (وہ پرت جہاں کلاک لائن، بس لائن، انٹرفیس سگنل لائن، ریڈیو فریکوئنسی لائن، ری سیٹ سگنل لائن، چپ منتخب سگنل لائن اور مختلف کنٹرول سگنل لائنیں واقع ہیں) مکمل زمینی ہوائی جہاز سے متصل ہونی چاہئیں، ترجیحاً دو زمینی طیاروں کے درمیان، جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ کلیدی سگنل لائنیں عام طور پر مضبوط تابکاری یا انتہائی حساس سگنل لائنیں ہوتی ہیں۔ زمینی جہاز کے قریب وائرنگ سگنل لوپ کے علاقے کو کم کر سکتی ہے، تابکاری کی شدت کو کم کر سکتی ہے یا مداخلت مخالف صلاحیت کو بہتر بنا سکتی ہے۔

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

2۔ پاور ہوائی جہاز کو اس کے ملحقہ زمینی جہاز (تجویز کردہ قدر 5H～20H) کی نسبت پیچھے ہٹایا جانا چاہیے۔ واپسی کے زمینی ہوائی جہاز کے مقابلے میں پاور ہوائی جہاز کا پیچھے ہٹنا “ایج ریڈی ایشن” کے مسئلے کو مؤثر طریقے سے دبا سکتا ہے۔

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

سنگل لیئر اور ڈبل لیئر بورڈز کے ڈیزائن کے لیے کلیدی سگنل لائنوں اور پاور لائنوں کے ڈیزائن پر توجہ دی جانی چاہیے۔ پاور کرنٹ لوپ کے رقبے کو کم کرنے کے لیے پاور ٹریس کے آگے اور متوازی ایک گراؤنڈ وائر ہونا چاہیے۔ “گائیڈ گراؤنڈ لائن” کو سنگل لیئر بورڈ کی کلیدی سگنل لائن کے دونوں طرف بچھایا جانا چاہئے، جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔ ڈبل لیئر بورڈ کے کلیدی سگنل لائن پروجیکشن طیارے میں زمین کا ایک بڑا رقبہ ہونا چاہئے۔ ، یا سنگل لیئر بورڈ جیسا ہی طریقہ، “گائیڈ گراؤنڈ لائن” کو ڈیزائن کریں، جیسا کہ شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔ کلیدی سگنل لائن کے دونوں طرف “گارڈ گراؤنڈ وائر” ایک طرف سگنل لوپ ایریا کو کم کر سکتا ہے، اور سگنل لائن اور دیگر سگنل لائنوں کے درمیان کراسسٹالک کو بھی روکتا ہے۔

عام طور پر، پی سی بی بورڈ کی تہہ درج ذیل جدول کے مطابق ڈیزائن کی جا سکتی ہے۔

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. اگر بورڈ پر “کلین گراؤنڈ” انٹرفیس ڈیزائن کیا گیا ہے، تو فلٹرنگ اور آئسولیشن کے اجزاء کو “صاف گراؤنڈ” اور ورکنگ گراؤنڈ کے درمیان آئسولیشن بینڈ پر رکھا جانا چاہیے۔ یہ فلٹرنگ یا آئسولیشن ڈیوائسز کو پلانر پرت کے ذریعے ایک دوسرے سے جوڑنے سے روک سکتا ہے، جو اثر کو کمزور کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، “صاف زمین” پر، فلٹرنگ اور پروٹیکشن ڈیوائسز کے علاوہ، کوئی اور ڈیوائس نہیں رکھی جا سکتی۔ 2. جب ایک ہی پی سی بی پر ایک سے زیادہ ماڈیول سرکٹس رکھے جاتے ہیں، تو ڈیجیٹل سرکٹس اور اینالاگ سرکٹس، اور تیز رفتار اور کم رفتار سرکٹس کو الگ الگ رکھا جانا چاہیے تاکہ ڈیجیٹل سرکٹس، اینالاگ سرکٹس، تیز رفتار سرکٹس، اور کے درمیان باہمی مداخلت سے بچا جا سکے۔ کم رفتار سرکٹس. اس کے علاوہ، جب سرکٹ بورڈ پر ایک ہی وقت میں ہائی، میڈیم، اور کم اسپیڈ سرکٹس موجود ہوں، تاکہ ہائی فریکوئنسی سرکٹ شور کو انٹرفیس کے ذریعے باہر کی طرف پھیلنے سے روکا جا سکے۔

3. سرکٹ بورڈ کے پاور ان پٹ پورٹ کے فلٹر سرکٹ کو انٹرفیس کے قریب رکھا جانا چاہیے تاکہ فلٹر کیے گئے سرکٹ کو دوبارہ جوڑنے سے روکا جا سکے۔

شکل 8 پاور ان پٹ پورٹ کے فلٹر سرکٹ کو انٹرفیس کے قریب رکھا جانا چاہیے۔

4. The filtering, protection and isolation components of the interface circuit are placed close to the interface, as shown in Figure 9, which can effectively achieve the effects of protection, filtering and isolation. If there is both a filter and a protection circuit at the interface, the principle of first protection and then filtering should be followed. Because the protection circuit is used for external overvoltage and overcurrent suppression, if the protection circuit is placed after the filter circuit, the filter circuit will be damaged by overvoltage and overcurrent. In addition, since the input and output lines of the circuit will weaken the filtering, isolation or protection effect when they are coupled with each other, ensure that the input and output lines of the filter circuit (filter), isolation and protection circuit do not couple with each other during layout.

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. انرجی سٹوریج اور ہائی فریکوئنسی فلٹر کیپسیٹرز کو یونٹ سرکٹس کے قریب یا بڑی کرنٹ تبدیلیوں والے آلات (جیسے پاور ماڈیول کے ان پٹ اور آؤٹ پٹ ٹرمینلز، پنکھے اور ریلے) کے قریب رکھا جانا چاہیے تاکہ اس کے لوپ ایریا کو کم کیا جا سکے۔ بڑا موجودہ لوپ.

7. فلٹر شدہ سرکٹ کو دوبارہ مداخلت سے روکنے کے لیے فلٹر کے اجزاء کو ساتھ ساتھ رکھنا چاہیے۔

8. مضبوط ریڈی ایشن ڈیوائسز جیسے کرسٹل، کرسٹل آسکیلیٹر، ریلے، اور سوئچنگ پاور سپلائی کو بورڈ انٹرفیس کنیکٹرز سے کم از کم 1000 میل دور رکھیں۔ اس طرح، مداخلت کو براہ راست شعاع کیا جا سکتا ہے یا کرنٹ کو باہر جانے والی کیبل کے ساتھ جوڑا جا سکتا ہے تاکہ باہر کی طرف نکل سکے۔

پی سی بی وائرنگ کے قوانین

اجزاء کے انتخاب اور سرکٹ ڈیزائن کے علاوہ، اچھی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ (PCB) کی وائرنگ بھی برقی مقناطیسی مطابقت کا ایک بہت اہم عنصر ہے۔ چونکہ پی سی بی سسٹم کا ایک موروثی جزو ہے، اس لیے پی سی بی کی وائرنگ میں برقی مقناطیسی مطابقت کو بڑھانے سے پروڈکٹ کی حتمی تکمیل پر اضافی اخراجات نہیں آئیں گے۔ کسی کو بھی یاد رکھنا چاہئے کہ پی سی بی کی خراب ترتیب ان کو ختم کرنے کے بجائے زیادہ برقی مقناطیسی مطابقت کے مسائل پیدا کر سکتی ہے۔ بہت سے معاملات میں، یہاں تک کہ فلٹرز اور اجزاء کا اضافہ بھی ان مسائل کو حل نہیں کرسکتا۔ آخر میں، پورے بورڈ کو دوبارہ تبدیل کرنا پڑا. لہذا، شروع میں پی سی بی کی وائرنگ کی اچھی عادتیں پیدا کرنے کا یہ سب سے زیادہ سرمایہ کاری مؤثر طریقہ ہے۔ مندرجہ ذیل میں پی سی بی وائرنگ کے کچھ عمومی اصول اور پاور لائنوں، گراؤنڈ لائنوں اور سگنل لائنوں کے ڈیزائن کی حکمت عملیوں کو متعارف کرایا جائے گا۔ آخر میں، ان اصولوں کے مطابق، ایئر کنڈیشنر کے مخصوص پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ سرکٹ کے لیے بہتری کے اقدامات تجویز کیے گئے ہیں۔ 1. وائرنگ علیحدگی وائرنگ علیحدگی کا کام پی سی بی کی ایک ہی پرت میں ملحقہ سرکٹس کے درمیان کراسسٹالک اور شور کے جوڑے کو کم سے کم کرنا ہے۔ 3W تصریح میں کہا گیا ہے کہ تمام سگنلز (گھڑی، ویڈیو، آڈیو، ری سیٹ، وغیرہ) کو ایک لکیر سے ایک لائن، کنارے سے کنارے سے الگ کیا جانا چاہیے، جیسا کہ شکل 10 میں دکھایا گیا ہے۔ مقناطیسی جوڑے کو مزید کم کرنے کے لیے، حوالہ زمین ہے۔ دیگر سگنل لائنوں سے پیدا ہونے والے کپلنگ شور کو الگ کرنے کے لیے کلیدی سگنل کے قریب رکھا جاتا ہے۔

2. تحفظ اور شنٹ لائن کی ترتیب شنٹ اور پروٹیکشن لائن کلیدی سگنلز کو الگ تھلگ اور محفوظ رکھنے کا ایک بہت مؤثر طریقہ ہے، جیسے کہ شور والے ماحول میں سسٹم کلاک سگنلز۔ شکل 21 میں، پی سی بی میں متوازی یا پروٹیکشن سرکٹ کلیدی سگنل کے سرکٹ کے ساتھ بچھایا گیا ہے۔ پروٹیکشن سرکٹ نہ صرف دیگر سگنل لائنوں سے پیدا ہونے والے کپلنگ مقناطیسی بہاؤ کو الگ کرتا ہے، بلکہ اہم سگنلز کو دیگر سگنل لائنوں کے ساتھ جوڑنے سے بھی الگ کرتا ہے۔ شنٹ لائن اور پروٹیکشن لائن کے درمیان فرق یہ ہے کہ شنٹ لائن کو ختم کرنے کی ضرورت نہیں ہے (زمین سے جڑی ہوئی ہے)، لیکن پروٹیکشن لائن کے دونوں سروں کو زمین سے جڑنا ضروری ہے۔ جوڑے کو مزید کم کرنے کے لیے، ملٹی لیئر پی سی بی میں پروٹیکشن سرکٹ کو زمین کے ہر دوسرے حصے کے راستے کے ساتھ شامل کیا جا سکتا ہے۔

3. پاور لائن ڈیزائن پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کرنٹ کے سائز پر مبنی ہے، اور لوپ مزاحمت کو کم کرنے کے لیے پاور لائن کی چوڑائی زیادہ سے زیادہ موٹی ہے۔ ایک ہی وقت میں، پاور لائن اور گراؤنڈ لائن کی سمت کو ڈیٹا ٹرانسمیشن کی سمت کے مطابق بنائیں، جو شور مخالف صلاحیت کو بڑھانے میں مدد کرتا ہے۔ سنگل یا ڈبل ​​پینل میں، اگر پاور لائن بہت لمبی ہے، تو ہر 3000 ملی میٹر پر ایک ڈیکپلنگ کیپسیٹر کو زمین میں شامل کیا جانا چاہیے، اور کپیسیٹر کی قدر 10uF+1000pF ہے۔

گراؤنڈ وائر ڈیزائن

زمینی تار کے ڈیزائن کے اصول یہ ہیں:

(1) ڈیجیٹل گراؤنڈ ینالاگ گراؤنڈ سے الگ ہے۔ اگر سرکٹ بورڈ پر منطقی سرکٹس اور لکیری سرکٹس دونوں ہیں، تو انہیں جتنا ممکن ہو الگ کیا جانا چاہیے۔ کم تعدد سرکٹ کی زمین کو ایک ہی نقطہ پر جتنا ممکن ہو متوازی طور پر گراؤنڈ کیا جائے۔ جب اصل وائرنگ مشکل ہوتی ہے، تو اسے جزوی طور پر سیریز میں جوڑا جا سکتا ہے اور پھر متوازی طور پر گراؤنڈ کیا جا سکتا ہے۔ ہائی فریکوئنسی سرکٹ کو سیریز میں متعدد پوائنٹس پر گراؤنڈ کیا جانا چاہیے، گراؤنڈ وائر کو چھوٹا اور پٹے پر رکھا جانا چاہیے، اور گرڈ کی طرح بڑے ایریا والے گراؤنڈ فوائل کو زیادہ سے زیادہ ہائی فریکوئنسی والے حصے کے ارد گرد استعمال کیا جانا چاہیے۔

(2) گراؤنڈنگ تار ممکنہ حد تک موٹی ہونی چاہیے۔ اگر گراؤنڈ وائر بہت سخت لائن استعمال کرتا ہے، تو کرنٹ کی تبدیلی کے ساتھ گراؤنڈ پوٹینشل بدل جاتا ہے، جس سے شور مخالف کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ اس لیے زمینی تار کو گاڑھا ہونا چاہیے تاکہ یہ پرنٹ شدہ بورڈ پر قابل اجازت کرنٹ سے تین گنا گزر سکے۔ اگر ممکن ہو تو، گراؤنڈنگ تار 2 ~ 3 ملی میٹر یا اس سے زیادہ ہونی چاہیے۔

(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.

سگنل لائن ڈیزائن

کلیدی سگنل لائنوں کے لیے، اگر بورڈ میں اندرونی سگنل کی وائرنگ کی پرت ہے، تو کلیدی سگنل لائنوں جیسے گھڑیوں کو اندرونی تہہ پر رکھا جانا چاہیے، اور ترجیحی وائرنگ پرت کو ترجیح دی جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، کلیدی سگنل لائنوں کو تقسیم کے پورے علاقے میں نہیں جانا چاہیے، بشمول ویاس اور پیڈز کی وجہ سے ریفرنس پلین گیپس، بصورت دیگر یہ سگنل لوپ کے رقبے میں اضافے کا باعث بنے گا۔ اور کلیدی سگنل لائن حوالہ ہوائی جہاز کے کنارے سے 3H سے زیادہ ہونی چاہئے (H حوالہ والے طیارے سے لائن کی اونچائی ہے) تاکہ کنارے کے تابکاری کے اثر کو دبایا جاسکے۔ گھڑی کی لائنوں، بس لائنوں، ریڈیو فریکوئنسی لائنوں اور دیگر مضبوط ریڈی ایشن سگنل لائنوں اور سگنل لائنوں کو دوبارہ ترتیب دینے کے لیے، چپ منتخب سگنل لائنوں، سسٹم کنٹرول سگنلز اور دیگر حساس سگنل لائنوں کو انٹرفیس اور باہر جانے والی سگنل لائنوں سے دور رکھیں۔ یہ مضبوط ریڈی ایٹنگ سگنل لائن پر مداخلت کو باہر جانے والی سگنل لائن میں جوڑنے اور باہر کی طرف نکلنے سے روکتا ہے۔ اور انٹرفیس آؤٹ گوئنگ سگنل لائن کی طرف سے جوڑے جانے سے لے کر حساس سگنل لائن میں داخل ہونے والی بیرونی مداخلت سے بھی بچتا ہے، جس سے سسٹم میں خرابی پیدا ہوتی ہے۔ تفریق سگنل لائنیں ایک ہی تہہ پر، برابر لمبائی پر ہونی چاہئیں اور متوازی طور پر چلنی چاہئیں، مائبادا کو مستقل رکھتے ہوئے، اور تفریق لائنوں کے درمیان کوئی دوسری وائرنگ نہیں ہونی چاہیے۔ چونکہ ڈیفرینشل لائن پیئر کی عام موڈ مائبادا برابر ہونے کو یقینی بنایا جاتا ہے، اس لیے اس کی مداخلت مخالف صلاحیت کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ مندرجہ بالا وائرنگ کے اصولوں کے مطابق، ایئر کنڈیشنر کے عام پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ سرکٹ کو بہتر اور بہتر بنایا گیا ہے۔