Sa disenyo ng PCB, ang electromagnetic compatibility (EMC) at ang nauugnay na electromagnetic interference (EMI) ay tradisyonal na naging dalawang pangunahing sakit ng ulo para sa mga inhinyero, lalo na sa mga disenyo ng circuit board ngayon at patuloy na lumiliit ang mga package ng bahagi, ang mga OEM ay nangangailangan ng mga sistema ng mas mataas na bilis.Sa artikulong ito, ibabahagi ko kung paano maiwasan ang mga problema sa electromagnetic sa disenyo ng PCB.
1. Crosstalk at alignment ang focus
Ang pagkakahanay ay partikular na mahalaga upang matiyak ang tamang daloy ng kasalukuyang.Kung ang kasalukuyang ay nagmumula sa isang oscillator o iba pang katulad na aparato, ito ay partikular na mahalaga upang panatilihin ang kasalukuyang hiwalay mula sa layer ng lupa, o upang panatilihin ang kasalukuyang mula sa pagtakbo sa parallel sa isa pang alignment.Dalawang high-speed signal na magkatulad ay maaaring makabuo ng EMC at EMI, lalo na ang crosstalk.Mahalagang panatilihing maikli ang mga landas ng risistor hangga't maaari at ang mga kasalukuyang landas sa pagbabalik ay maikli hangga't maaari.Ang haba ng pabalik na landas ay dapat na kapareho ng haba ng daanan ng pagpapadala.
Para sa EMI, ang isang path ay tinatawag na "violation path" at ang isa ay ang "victim path".Ang inductive at capacitive coupling ay nakakaapekto sa landas ng "biktima" dahil sa pagkakaroon ng mga electromagnetic field, kaya bumubuo ng pasulong at baligtad na mga alon sa "landas ng biktima".Sa ganitong paraan, nabubuo ang ripple sa isang matatag na kapaligiran kung saan halos pantay ang haba ng pagpapadala at pagtanggap ng signal.
Sa isang mahusay na balanseng kapaligiran na may mga matatag na pagkakahanay, ang sapilitan na mga agos ay dapat na kanselahin ang isa't isa, kaya inaalis ang crosstalk.Gayunpaman, tayo ay nasa isang di-sakdal na mundo kung saan hindi nangyayari ang gayong bagay.Samakatuwid, ang aming layunin ay ang crosstalk ay dapat panatilihin sa isang minimum para sa lahat ng mga pagkakahanay.Ang epekto ng crosstalk ay maaaring mabawasan kung ang lapad sa pagitan ng mga parallel na linya ay dalawang beses ang lapad ng mga linya.Halimbawa, kung ang lapad ng linya ay 5 mil, ang pinakamababang distansya sa pagitan ng dalawang magkatulad na linya ay dapat na 10 mil o higit pa.
Habang patuloy na lumalabas ang mga bagong materyales at bahagi, dapat ding patuloy na harapin ng mga taga-disenyo ng PCB ang mga isyu sa EMC at interference.
2. Mga decoupling capacitor
Binabawasan ng mga decoupling capacitor ang mga hindi kanais-nais na epekto ng crosstalk.Dapat ay matatagpuan ang mga ito sa pagitan ng power at ground pin ng device, na nagsisiguro ng mababang AC impedance at nagpapababa ng ingay at crosstalk.Upang makamit ang mababang impedance sa isang malawak na saklaw ng dalas, maraming mga decoupling capacitor ang dapat gamitin.
Ang isang mahalagang prinsipyo para sa paglalagay ng mga decoupling capacitor ay ang kapasitor na may pinakamababang halaga ng capacitance ay inilalagay nang malapit sa device hangga't maaari upang mabawasan ang mga inductive effect sa mga alignment.Ang partikular na kapasitor na ito ay dapat ilagay nang mas malapit hangga't maaari sa mga power supply pin ng device o sa power supply raceway at ang mga pad ng capacitor ay dapat direktang konektado sa vias o ground level.Kung mahaba ang pagkakahanay, gumamit ng maraming vias para mabawasan ang ground impedance.
3. Grounding ang PCB
Ang isang mahalagang paraan upang mabawasan ang EMI ay ang disenyo ng PCB grounding layer.Ang unang hakbang ay gawing mas malaki hangga't maaari ang grounding area sa loob ng kabuuang lugar ng PCB board upang mabawasan ang mga emisyon, crosstalk at ingay.Ang partikular na pangangalaga ay dapat gawin kapag ikinonekta ang bawat bahagi sa isang ground point o grounding layer, kung wala ito ang neutralizing effect ng isang maaasahang grounding layer ay hindi maaaring ganap na magamit.
Ang isang partikular na kumplikadong disenyo ng PCB ay may ilang mga matatag na boltahe.Sa isip, ang bawat boltahe ng sanggunian ay may sariling katumbas na layer ng saligan.Gayunpaman, ang masyadong maraming mga saligan na layer ay magpapataas sa mga gastos sa pagmamanupaktura ng PCB at gagawin itong masyadong mahal.Ang isang kompromiso ay ang paggamit ng mga grounding layer sa tatlo hanggang limang magkakaibang lokasyon, ang bawat isa ay maaaring maglaman ng ilang grounding section.Hindi lamang nito kinokontrol ang gastos sa pagmamanupaktura ng board, ngunit binabawasan din ang EMI at EMC.
Ang isang mababang impedance grounding system ay mahalaga kung ang EMC ay bawasan.Sa isang multilayer na PCB, mas mainam na magkaroon ng isang maaasahang layer ng saligan kaysa sa isang bloke ng balanse ng tanso (pagnanakaw ng tanso) o isang nakakalat na layer ng saligan dahil ito ay may mababang impedance, nagbibigay ng kasalukuyang landas at ito ang pinakamahusay na pinagmumulan ng mga reverse signal.
Ang haba ng oras na kailangan ng signal upang bumalik sa lupa ay napakahalaga din.Ang oras na kinuha para sa signal na maglakbay papunta at mula sa pinanggalingan ay dapat na maihahambing, kung hindi, isang antenna-like phenomenon ang magaganap, na magbibigay-daan sa radiated energy na maging bahagi ng EMI.Katulad nito, ang pag-align ng kasalukuyang papunta/mula sa pinagmumulan ng signal ay dapat na kasing-ikli hangga't maaari, kung hindi magkapareho ang haba ng source at return path, magaganap ang ground bounce at bubuo din ito ng EMI.
4. Iwasan ang 90° anggulo
Upang bawasan ang EMI, ang alignment, vias at iba pang mga bahagi ay dapat na iwasan upang bumuo ng isang 90° anggulo, dahil ang isang tamang anggulo ay bubuo ng radiation.Upang maiwasan ang 90 ° anggulo, ang pagkakahanay ay dapat na hindi bababa sa dalawang 45 ° anggulo na mga kable sa sulok.
5. Ang paggamit ng over-hole ay kailangang maging maingat
Sa halos lahat ng mga layout ng PCB, ang vias ay dapat gamitin upang magbigay ng conductive na koneksyon sa pagitan ng iba't ibang mga layer.Sa ilang mga kaso, gumagawa din sila ng mga pagmuni-muni, dahil nagbabago ang katangian ng impedance kapag ang vias ay nilikha sa pagkakahanay.
Mahalaga ring tandaan na pinapataas ng vias ang haba ng pagkakahanay at kailangang itugma.Sa kaso ng differential alignment, dapat na iwasan ang vias kung posible.Kung hindi ito maiiwasan, ang vias ay dapat gamitin sa parehong pagkakahanay upang mabayaran ang mga pagkaantala sa signal at pabalik na mga landas.
6. Mga cable at pisikal na kalasag
Ang mga cable na nagdadala ng mga digital circuit at analogue na alon ay maaaring makabuo ng parasitic capacitance at inductance, na nagdudulot ng maraming problemang nauugnay sa EMC.Kung ang mga twisted pair na cable ay ginagamit, ang isang mababang antas ng pagkabit ay pinananatili at ang mga magnetic field na nabuo ay inaalis.Para sa mga signal ng mataas na dalas, dapat na gumamit ng mga shielded cable, na parehong naka-ground ang mga ito sa harap at likod, upang maalis ang interference ng EMI.
Ang physical shielding ay ang pagbabalot ng kabuuan o bahagi ng system sa isang metal na pakete upang maiwasan ang pagpasok ng EMI sa circuitry ng PCB.Ang shielding na ito ay gumaganap tulad ng isang saradong, ground-conducting capacitor, na binabawasan ang laki ng antenna loop at sumisipsip ng EMI.
Oras ng post: Nob-23-2022