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Vermeiden Sie elektromagnetische Probleme beim PCB-Design (1)

2019-12-25 10:46:27

1. Erden Sie die Platine

Ein wichtiger Weg, um die EMI zu reduzieren, ist das Entwerfen der PCB-Masseebene. Der erste Schritt besteht darin, die Massefläche in der Gesamtfläche der Leiterplatte so groß wie möglich zu machen, wodurch Emissionen, Übersprechen und Rauschen verringert werden können. Beim Anschließen jeder Komponente an einen Erdungspunkt oder eine Erdungsebene ist besondere Vorsicht geboten. Andernfalls wird der Neutralisierungseffekt einer zuverlässigen Massefläche nicht ausgenutzt. Ein besonders komplexes PCB-Design weist mehrere stabile Spannungen auf. Im Idealfall hat jede Referenzspannung eine eigene Masseebene. Wenn jedoch zu viele Grundschichten vorhanden sind, erhöhen sich die Herstellungskosten der Leiterplatte und der Preis wird zu hoch. Der Kompromiss besteht darin, separate Masseebenen an drei bis fünf verschiedenen Orten zu verwenden, von denen jede mehrere Masseebenen enthalten kann. Dies kontrolliert nicht nur die Herstellungskosten der Leiterplatte, sondern reduziert auch EMI und EMC.


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Wenn Sie die EMV minimieren möchten, ist ein Erdungssystem mit niedriger Impedanz wichtig. Bei einer mehrschichtigen Leiterplatte ist es am besten, eine zuverlässige Erdungsebene anstelle einer diebischen oder gestreuten Kupfererdungsebene zu haben, da diese eine niedrige Impedanz aufweist und einen Strompfad bereitstellt. Wichtig ist auch, wie lange das Signal zum Boden zurückkehrt. Die Zeit, die das Signal benötigt, um zur und von der Signalquelle zu gelangen, muss gleich sein. Andernfalls tritt ein antennenähnliches Phänomen auf, das die abgestrahlte Energie zu einem Teil der EMI macht. Ebenso sollten die Leiterbahnen, die Strom zur / von der Signalquelle führen, so kurz wie möglich sein. Wenn die Länge des Quell- und des Rückweges nicht gleich ist, kommt es zu Bodenreflexionen, die ebenfalls EMI verursachen. In die Signalquelle eintretende und aus der Signalquelle austretende Signale sind zeitlich nicht synchronisiert, was antennenähnliche Phänomene hervorruft, die Energie ausstrahlen und EMI verursachen.


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2. EMI unterscheiden

Aufgrund der unterschiedlichen EMI ist es eine gute EMV-Entwurfsregel, analoge und digitale Schaltungen zu trennen. Analoge Schaltkreise mit hoher Stromstärke oder hohem Strom sollten von Hochgeschwindigkeitsspuren oder Schaltsignalen ferngehalten werden. Wenn möglich, schützen Sie sie mit einem Erdungssignal. Auf einer mehrschichtigen Leiterplatte sollten die analogen Leiterbahnen auf einer Masseebene geroutet werden, während die Switch-Leiterbahnen oder High-Speed-Leiterbahnen auf einer anderen Masseebene geroutet werden sollten. Daher werden Signale mit unterschiedlichen Eigenschaften getrennt.


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Manchmal kann ein Tiefpassfilter verwendet werden, um hochfrequentes Rauschen zu eliminieren, das an umgebende Spuren gekoppelt ist. Der Filter unterdrückt Rauschen und liefert einen stabilen Strom. Es ist wichtig, die Masseebenen für analoge und digitale Signale zu trennen. Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von analogen und digitalen Schaltkreisen ist es wichtig, diese zu trennen. Digitale Signale sollten eine digitale Masse haben und analoge Signale sollten an einer analogen Masse enden. Bei der Entwicklung digitaler Schaltungen achten erfahrene PCB-Layout- und Designingenieure besonders auf schnelle Signale und Uhren. Bei hohen Geschwindigkeiten sollten Signale und Takte so kurz wie möglich und nahe an der Grundebene sein, da die Grundebene, wie bereits erwähnt, Übersprechen, Rauschen und Strahlung in einem überschaubaren Bereich hält. Digitale Signale sollten auch von der Energieebene ferngehalten werden. Bei geringer Entfernung können Störgeräusche oder Induktionen auftreten, die das Signal schwächen.