Tại sao các dòng nhạy cảm ở PCB các cạnh dễ bị nhiễu ESD?

Việc thiết lập lại hệ thống xảy ra khi băng tiếp đất được thử nghiệm bằng cách sử dụng phóng điện tiếp xúc ESD 6KV tại đầu nối đất. Trong quá trình thử nghiệm, tụ điện Y kết nối với đầu nối đất và mặt đất làm việc kỹ thuật số bên trong đã bị ngắt kết nối và kết quả thử nghiệm không được cải thiện đáng kể.

Nhiễu ESD xâm nhập vào mạch bên trong của sản phẩm dưới nhiều hình thức khác nhau. Đối với các sản phẩm được thử nghiệm trong trường hợp này, điểm thử nghiệm là điểm nối đất, hầu hết năng lượng nhiễu ESD sẽ chảy ra khỏi đường nối đất, có nghĩa là, dòng điện ESD không chạy trực tiếp vào mạch bên trong của sản phẩm, nhưng , trong môi trường thử nghiệm ESD tiêu chuẩn IEC61000-4-2 trong thiết bị bảng này, chiều dài đường tiếp đất trong khoảng 1m, Đường dây nối đất sẽ tạo ra điện cảm dẫn lớn hơn (có thể được sử dụng để ước tính 1 u H / m), nhiễu phóng điện xảy ra (hình 1 công tắc K) khi đóng, tần số cao (nhỏ hơn 1 ns tăng lên dọc theo dòng phóng tĩnh điện không làm cho các sản phẩm được thử nghiệm đáp ứng điện áp 1 tại chỗ (Hình XNUMX Điện áp điểm G ở K không bằng XNUMX khi đóng). Điện áp khác XNUMX này ở đầu nối đất sẽ tiếp tục đi vào mạch bên trong của sản phẩm. Hình 1 đưa ra sơ đồ về sự can thiệp của ESD vào PCB bên trong sản phẩm.

QUẢ SUNG. 1 Sơ đồ về nhiễu ESD xâm nhập vào PCB bên trong sản phẩm

Từ Hình 1 cũng có thể thấy rằng CP1 (điện dung ký sinh giữa điểm phóng điện và GND), Cp2 (điện dung ký sinh giữa bảng mạch PCB và tầng nối đất tham chiếu), mặt đất làm việc của bảng mạch PCB (GND) và súng phóng điện (bao gồm dây tiếp đất của súng phóng điện) cùng nhau tạo thành một đường giao thoa, và dòng giao thoa là ICM. Trong đường dẫn nhiễu này, bo mạch PCB nằm ở giữa, và rõ ràng PCB bị nhiễu do phóng tĩnh điện tại thời điểm này. Nếu có các loại cáp khác trong sản phẩm, nhiễu sẽ nghiêm trọng hơn.

Làm thế nào mà sự can thiệp dẫn đến việc đặt lại sản phẩm được thử nghiệm? Sau khi kiểm tra cẩn thận PCB của sản phẩm được thử nghiệm, người ta thấy rằng đường điều khiển reset của CPU trong PCB được đặt ở cạnh của PCB và bên ngoài mặt phẳng GND, như trong Hình 2.

Để giải thích tại sao các đường in ở cạnh PCB dễ bị nhiễu, hãy bắt đầu với điện dung ký sinh giữa các đường in trong PCB và tấm nền tham chiếu. Có một điện dung ký sinh giữa đường in và tấm tiếp đất tham chiếu, điều này sẽ làm nhiễu đường tín hiệu in trong bảng PCB. Sơ đồ của điện áp nhiễu phương thức chung gây nhiễu dòng in trong PCB được thể hiện trong Hình 3.

Hình 3 cho thấy rằng khi nhiễu ở chế độ chung (điện áp nhiễu ở chế độ chung so với tầng nối đất tham chiếu) đi vào GND, một điện áp nhiễu sẽ được tạo ra giữa đường in trong bảng PCB và GND. Điện áp nhiễu này không chỉ liên quan đến trở kháng giữa đường in và GND của bảng mạch PCB (Z trong Hình 3) mà còn liên quan đến điện dung ký sinh giữa đường in và tấm tiếp đất tham chiếu trong PCB.

Giả sử rằng trở kháng Z giữa đường in và bo mạch PCB GND là không đổi, khi điện dung ký sinh giữa đường in và sàn nối đất tham chiếu càng lớn thì điện áp nhiễu Vi giữa đường in và bo mạch PCB GND càng lớn. Điện áp này được chồng lên với điện áp làm việc bình thường trong PCB và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mạch làm việc trong PCB.

QUẢ SUNG. 2 Sơ đồ thực tế của một phần dây PCB của sản phẩm được thử nghiệm

QUẢ SUNG. 3 Chế độ chung nhiễu điện áp nhiễu Sơ đồ đường in PCB

Theo công thức 1 để tính điện dung ký sinh giữa vạch in và tấm nối đất chuẩn, điện dung ký sinh giữa vạch in và tấm tiếp đất chuẩn phụ thuộc vào khoảng cách giữa vạch in và tấm tiếp đất chuẩn (H trong Công thức 1) và diện tích tương đương của điện trường được hình thành giữa đường in và tấm nối đất chuẩn

Rõ ràng, đối với thiết kế mạch trong trường hợp này, đường tín hiệu đặt lại trong PCB được bố trí trên mép của bảng mạch PCB và đã rơi ra ngoài mặt phẳng GND, do đó, đường tín hiệu đặt lại sẽ bị nhiễu rất nhiều, dẫn đến hiện tượng thiết lập lại hệ thống trong quá trình ESD. kiểm tra.