PCB დიზაინში, ელექტრომაგნიტური თავსებადობა (EMC) და მასთან დაკავშირებული ელექტრომაგნიტური ჩარევა (EMI) ტრადიციულად ორი ძირითადი თავის ტკივილია ინჟინრებისთვის, განსაკუთრებით დღევანდელი მიკროსქემის დაფის დიზაინებში და კომპონენტების პაკეტებში კვლავ მცირდება, OEM-ები მოითხოვს უფრო მაღალი სიჩქარის სისტემებს.ამ სტატიაში მე გაგიზიარებთ, თუ როგორ ავიცილოთ თავიდან ელექტრომაგნიტური პრობლემები PCB დიზაინში.
1. განხილვა და გასწორება არის აქცენტი
გასწორება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია დენის სათანადო დინების უზრუნველსაყოფად.თუ დენი მოდის ოსცილატორიდან ან სხვა მსგავსი მოწყობილობიდან, განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია დენის დაცალკევება გრუნტის ფენისგან, ან სხვა გასწორების პარალელურად დენის გაშვება.ორ მაღალსიჩქარიან სიგნალს პარალელურად შეუძლია EMC და EMI, განსაკუთრებით crosstalk-ის გენერირება.მნიშვნელოვანია, რომ რეზისტორის ბილიკები იყოს რაც შეიძლება მოკლე და დაბრუნების დენის ბილიკები რაც შეიძლება მოკლე.დაბრუნების ბილიკის სიგრძე უნდა იყოს იგივე, რაც გადაცემის ბილიკის სიგრძე.
EMI-სთვის ერთ გზას უწოდებენ "დარღვევის გზას", ხოლო მეორეს "მსხვერპლის გზას".ინდუქციური და ტევადი შეერთება გავლენას ახდენს "მსხვერპლის" გზაზე ელექტრომაგნიტური ველების არსებობის გამო, რითაც წარმოქმნის წინ და საპირისპირო დენებს "მსხვერპლის გზაზე".ამ გზით, ტალღები წარმოიქმნება სტაბილურ გარემოში, სადაც სიგნალის გადაცემის და მიღების სიგრძე თითქმის თანაბარია.
კარგად დაბალანსებულ გარემოში სტაბილური განლაგებით, ინდუცირებული დენები უნდა გააუქმონ ერთმანეთი, რითაც აღმოიფხვრება ჯვარი.თუმცა, ჩვენ არასრულყოფილ სამყაროში ვართ, სადაც ასეთი რამ არ ხდება.აქედან გამომდინარე, ჩვენი მიზანია, რომ ჯვარედინი საუბარი უნდა იყოს მინიმუმამდე ყველა გასწორებისთვის.შეჯვარების ეფექტი შეიძლება შემცირდეს, თუ პარალელურ ხაზებს შორის სიგანე ორჯერ აღემატება ხაზების სიგანეს.მაგალითად, თუ ხაზის სიგანე არის 5 მილი, მინიმალური მანძილი ორ პარალელურ ხაზს შორის უნდა იყოს 10 მილი ან მეტი.
ახალი მასალებისა და კომპონენტების გამოჩენასთან ერთად, PCB დიზაინერებმა ასევე უნდა გააგრძელონ EMC და ჩარევის საკითხები.
2. გამყოფი კონდენსატორები
გამყოფი კონდენსატორები ამცირებენ ჯვრისწერის არასასურველ ეფექტებს.ისინი უნდა იყოს განლაგებული მოწყობილობის დენისა და დამიწების ქინძისთავებს შორის, რაც უზრუნველყოფს დაბალ AC წინაღობას და ამცირებს ხმაურს და შეჯახებას.დაბალი წინაღობის მისაღწევად ფართო სიხშირის დიაპაზონში, უნდა იქნას გამოყენებული მრავალი განმუხტვის კონდენსატორი.
გამყოფი კონდენსატორების განთავსების მნიშვნელოვანი პრინციპია ის, რომ კონდენსატორი ყველაზე დაბალი ტევადობის მნიშვნელობის მქონე მოწყობილობასთან რაც შეიძლება ახლოს არის მოთავსებული, რათა შემცირდეს ინდუქციური ზემოქმედება ხაზებზე.ეს კონკრეტული კონდენსატორი უნდა განთავსდეს რაც შეიძლება ახლოს მოწყობილობის ელექტრომომარაგების ქინძისთავებთან ან ელექტრომომარაგების სარბიელთან და კონდენსატორის ბალიშები უნდა იყოს დაკავშირებული უშუალოდ ვიზთან ან მიწის დონეზე.თუ გასწორება გრძელია, გამოიყენეთ მრავალჯერადი ხაზები მიწის წინაღობის შესამცირებლად.
3. PCB-ის დამიწება
EMI შემცირების მნიშვნელოვანი გზაა PCB დამიწების ფენის დიზაინი.პირველი ნაბიჯი არის დამიწების ფართობის რაც შეიძლება დიდი ზომის გაზრდა PCB დაფის მთლიანი ფართობის ფარგლებში, რათა შემცირდეს გამონაბოლქვი, ჯვარი და ხმაური.განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო თითოეული კომპონენტის დამიწების წერტილთან ან დამიწების ფენასთან დაკავშირებისას, რომლის გარეშეც შეუძლებელია საიმედო დამიწების ფენის განეიტრალების ეფექტის სრულად გამოყენება.
განსაკუთრებით რთულ PCB დიზაინს აქვს რამდენიმე სტაბილური ძაბვა.იდეალურ შემთხვევაში, თითოეულ საცნობარო ძაბვას აქვს საკუთარი შესაბამისი დამიწების ფენა.თუმცა, ძალიან ბევრი დამიწების ფენა გაზრდის PCB-ის წარმოების ხარჯებს და აძვირებს მას.კომპრომისი არის დამიწების ფენების გამოყენება სამიდან ხუთ განსხვავებულ ადგილას, რომელთაგან თითოეული შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე დამიწების განყოფილებას.ეს არა მხოლოდ აკონტროლებს დაფის წარმოების ღირებულებას, არამედ ამცირებს EMI და EMC.
დაბალი წინაღობის დამიწების სისტემა მნიშვნელოვანია, თუ EMC მინიმუმამდეა დაყვანილი.მრავალშრიანი PCB-ში სასურველია ჰქონდეს საიმედო დამიწების ფენა, ვიდრე სპილენძის ბალანსის ბლოკი (სპილენძის ქურდი) ან გაფანტული დამიწების ფენა, რადგან მას აქვს დაბალი წინაღობა, უზრუნველყოფს დენის გზას და არის საპირისპირო სიგნალების საუკეთესო წყარო.
ასევე ძალიან მნიშვნელოვანია სიგნალის მიწაზე დასაბრუნებლად დრო.სიგნალის წყარომდე და მისასვლელად გამგზავრების დრო უნდა იყოს შესადარებელი, წინააღმდეგ შემთხვევაში მოხდება ანტენის მსგავსი ფენომენი, რაც საშუალებას მისცემს გამოსხივებულ ენერგიას გახდეს EMI-ის ნაწილი.ანალოგიურად, დენის გასწორება სიგნალის წყაროდან/საწყისამდე უნდა იყოს რაც შეიძლება მოკლე, თუ წყარო და დაბრუნების ბილიკები არ არის თანაბარი სიგრძის, მოხდება ადგილზე გადახტომა და ეს ასევე წარმოქმნის EMI-ს.
4. მოერიდეთ 90° კუთხეებს
EMI-ს შესამცირებლად, გასწორება, ვიზები და სხვა კომპონენტები თავიდან უნდა იქნას აცილებული 90° კუთხის შესაქმნელად, რადგან სწორი კუთხე წარმოქმნის რადიაციას.90 ° კუთხის თავიდან ასაცილებლად, გასწორება უნდა იყოს მინიმუმ ორი 45 ° კუთხის გაყვანილობა კუთხემდე.
5. ზედმეტი ხვრელის გამოყენება ფრთხილად უნდა იყოს
PCB-ის თითქმის ყველა განლაგებაში, ვიები უნდა იყოს გამოყენებული სხვადასხვა ფენებს შორის გამტარი კავშირის უზრუნველსაყოფად.ზოგიერთ შემთხვევაში, ისინი ასევე წარმოქმნიან ანარეკლს, რადგან დამახასიათებელი წინაღობა იცვლება, როდესაც ვიზები იქმნება გასწორებაში.
ასევე მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ვიზები ზრდის გასწორების სიგრძეს და საჭიროებს შესაბამისობას.დიფერენციალური გასწორების შემთხვევაში, ვიზები თავიდან უნდა იქნას აცილებული, სადაც ეს შესაძლებელია.თუ ამის თავიდან აცილება შეუძლებელია, Vias უნდა იქნას გამოყენებული ორივე გასწორებაში, რათა კომპენსირდეს შეფერხებები სიგნალის და დაბრუნების ბილიკებში.
6. კაბელები და ფიზიკური ფარი
ციფრული სქემების და ანალოგური დენების მატარებელ კაბელებს შეუძლიათ წარმოქმნან პარაზიტული ტევადობა და ინდუქციურობა, რაც იწვევს EMC-თან დაკავშირებულ ბევრ პრობლემას.თუ გამოიყენება გრეხილი წყვილი კაბელები, შეერთების დაბალი დონე შენარჩუნებულია და წარმოქმნილი მაგნიტური ველები აღმოიფხვრება.მაღალი სიხშირის სიგნალებისთვის, დაცული კაბელები უნდა იქნას გამოყენებული, როგორც წინა, ასევე უკანა დამიწებული, EMI ჩარევის აღმოსაფხვრელად.
ფიზიკური დამცავი არის სისტემის მთელი ან ნაწილის მოთავსება ლითონის პაკეტში, რათა თავიდან აიცილოს EMI PCB წრეში შესვლისგან.ეს დამცავი მოქმედებს როგორც დახურული, გრუნტის გამტარი კონდენსატორი, ამცირებს ანტენის მარყუჟის ზომას და შთანთქავს EMI-ს.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-23-2022