Dalam reka bentuk PCB, keserasian elektromagnet (EMC) dan gangguan elektromagnet (EMI) yang berkaitan secara tradisinya menjadi dua masalah utama bagi jurutera, terutamanya dalam reka bentuk papan litar hari ini dan pakej komponen terus mengecil, OEM memerlukan sistem kelajuan yang lebih tinggi.Dalam artikel ini, saya akan berkongsi bagaimana untuk mengelakkan masalah elektromagnet dalam reka bentuk PCB.
1. Crosstalk dan penjajaran adalah tumpuan
Penjajaran amat penting untuk memastikan pengaliran arus yang betul.Jika arus datang daripada pengayun atau peranti lain yang serupa, adalah amat penting untuk memastikan arus berasingan daripada lapisan tanah, atau untuk memastikan arus daripada berjalan selari dengan penjajaran lain.Dua isyarat berkelajuan tinggi secara selari boleh menjana EMC dan EMI, terutamanya crosstalk.Adalah penting untuk memastikan laluan perintang sesingkat mungkin dan laluan arus kembali sesingkat mungkin.Panjang laluan kembali hendaklah sama dengan panjang laluan hantaran.
Untuk EMI, satu laluan dipanggil "laluan pelanggaran" dan satu lagi ialah "laluan mangsa".Gandingan induktif dan kapasitif menjejaskan laluan "mangsa" kerana kehadiran medan elektromagnet, dengan itu menghasilkan arus ke hadapan dan terbalik pada "laluan mangsa".Dengan cara ini, riak dijana dalam persekitaran yang stabil di mana panjang penghantaran dan penerimaan isyarat hampir sama.
Dalam persekitaran yang seimbang dengan penjajaran yang stabil, arus teraruh harus membatalkan satu sama lain, sekali gus menghapuskan crosstalk.Walau bagaimanapun, kita berada dalam dunia yang tidak sempurna di mana perkara seperti itu tidak berlaku.Oleh itu, matlamat kami ialah crosstalk mesti diminimumkan untuk semua penjajaran.Kesan crosstalk boleh diminimumkan jika lebar antara garis selari adalah dua kali lebar garisan.Contohnya, jika lebar garisan ialah 5 mil, jarak minimum antara dua garis selari hendaklah 10 mil atau lebih.
Apabila bahan dan komponen baharu terus muncul, pereka bentuk PCB juga mesti terus menangani isu EMC dan gangguan.
2. Pemuat penyahgandingan
Kapasitor penyahgandingan mengurangkan kesan crosstalk yang tidak diingini.Ia harus terletak di antara pin kuasa dan pembumian peranti, yang memastikan impedans AC yang rendah dan mengurangkan bunyi bising dan crosstalk.Untuk mencapai impedans rendah pada julat frekuensi yang luas, berbilang kapasitor penyahgandingan harus digunakan.
Prinsip penting untuk meletakkan kapasitor penyahgandingan ialah kapasitor dengan nilai kapasitans terendah diletakkan sedekat mungkin dengan peranti untuk mengurangkan kesan induktif pada penjajaran.Kapasitor khusus ini hendaklah diletakkan sedekat mungkin dengan pin bekalan kuasa peranti atau laluan lumba bekalan kuasa dan pad kapasitor hendaklah disambungkan terus ke vias atau aras tanah.Jika penjajaran panjang, gunakan berbilang vias untuk meminimumkan galangan tanah.
3. Membumikan PCB
Cara penting untuk mengurangkan EMI adalah dengan mereka bentuk lapisan pembumian PCB.Langkah pertama ialah menjadikan kawasan pembumian seluas mungkin dalam jumlah keluasan papan PCB supaya pelepasan, crosstalk dan bunyi bising dapat dikurangkan.Penjagaan khusus mesti diambil apabila menyambungkan setiap komponen ke titik tanah atau lapisan pembumian, tanpa kesan peneutralan lapisan pembumian yang boleh dipercayai tidak dapat digunakan sepenuhnya.
Reka bentuk PCB yang sangat kompleks mempunyai beberapa voltan yang stabil.Sebaik-baiknya, setiap voltan rujukan mempunyai lapisan pembumian sendiri yang sepadan.Walau bagaimanapun, terlalu banyak lapisan pembumian akan meningkatkan kos pembuatan PCB dan menjadikannya terlalu mahal.Kompromi adalah menggunakan lapisan pembumian di tiga hingga lima lokasi berbeza, setiap satunya boleh mengandungi beberapa bahagian pembumian.Ini bukan sahaja mengawal kos pembuatan papan, tetapi juga mengurangkan EMI dan EMC.
Sistem pembumian impedans rendah adalah penting jika EMC ingin diminimumkan.Dalam PCB berbilang lapisan adalah lebih baik untuk mempunyai lapisan pembumian yang boleh dipercayai daripada blok pengimbang kuprum (pencurian tembaga) atau lapisan pembumian berselerak kerana ia mempunyai galangan yang rendah, menyediakan laluan semasa dan merupakan sumber terbaik bagi isyarat terbalik.
Tempoh masa isyarat yang diambil untuk kembali ke tanah juga sangat penting.Masa yang diambil untuk isyarat bergerak ke dan dari sumber mestilah setanding, jika tidak fenomena seperti antena akan berlaku, membolehkan tenaga terpancar menjadi sebahagian daripada EMI.Begitu juga, penjajaran arus ke/dari sumber isyarat hendaklah sesingkat mungkin, jika punca dan laluan kembali tidak sama panjang, lantunan tanah akan berlaku dan ini juga akan menjana EMI.
4. Elakkan sudut 90°
Untuk mengurangkan EMI, penjajaran, vias dan komponen lain harus dielakkan untuk membentuk sudut 90°, kerana sudut tepat akan menghasilkan sinaran.Untuk mengelakkan sudut 90 °, penjajaran hendaklah sekurang-kurangnya dua pendawaian sudut 45 ° ke sudut.
5. Penggunaan over-hole perlu berhati-hati
Dalam hampir semua susun atur PCB, vias mesti digunakan untuk menyediakan sambungan konduktif antara lapisan yang berbeza.Dalam sesetengah kes, ia juga menghasilkan pantulan, kerana impedans ciri berubah apabila vias dicipta dalam penjajaran.
Ia juga penting untuk diingat bahawa vias meningkatkan panjang penjajaran dan perlu dipadankan.Dalam kes penjajaran pembezaan, vias harus dielakkan jika boleh.Jika ini tidak dapat dielakkan, vias harus digunakan dalam kedua-dua penjajaran untuk mengimbangi kelewatan dalam isyarat dan laluan kembali.
6. Kabel dan pelindung fizikal
Kabel yang membawa litar digital dan arus analog boleh menjana kemuatan parasit dan kearuhan, menyebabkan banyak masalah berkaitan EMC.Jika kabel pasangan terpiuh digunakan, tahap gandingan yang rendah dikekalkan dan medan magnet yang dihasilkan akan dihapuskan.Untuk isyarat frekuensi tinggi, kabel berperisai mesti digunakan, dengan kedua-dua bahagian depan dan belakangnya dibumikan, untuk menghapuskan gangguan EMI.
Perisai fizikal ialah pembungkusan keseluruhan atau sebahagian sistem dalam bungkusan logam untuk menghalang EMI daripada memasuki litar PCB.Perisai ini bertindak seperti kapasitor pengalir tanah tertutup, mengurangkan saiz gelung antena dan menyerap EMI.
Masa siaran: Nov-23-2022