PCB 설계에서 전자기 문제 방지 (2)
누화와 흔적이 핵심
트레이스는 전류의 적절한 흐름을 보장하기 위해 특히 중요합니다. 전류가 발진기 또는 다른 유사한 장치에서 나오는 경우, 전류를 접지면과 분리하거나 다른 트레이스와 병렬로 연결하지 않는 것이 특히 중요합니다. 2 개의 병렬 고속 신호가 EMC 및 EMI, 특히 누화를 생성 할 수 있습니다. 저항 경로는 최소화되어야하고 리턴 전류 경로는 가능한 짧아야합니다. 리턴 경로 추적의 길이는 전송 추적의 길이와 같아야합니다.
EMI의 경우 하나는 "공격적 추적"이라고하고 다른 하나는 "예상 된 추적"입니다. 유도 성 및 용량 성 커플 링은 전자기장의 존재로 인해 "예상 된"트레이스에 영향을 줄 수 있으며, 이로 인해 "예상 된 트레이스"에 순방향 및 역방향 전류가 발생할 수 있습니다. 이러한 방식으로, 신호의 전송 및 수신 길이가 거의 동일한 안정된 환경에서 리플이 생성된다.
균형이 잘 잡힌 안정적인 추적 환경에서 유도 전류는 서로 상쇄되어 누화를 제거해야합니다. 그러나 우리는 불완전한 세상에 있으며 그런 일은 일어나지 않을 것입니다. 따라서 우리의 목표는 모든 흔적에 대한 누화를 최소화하는 것입니다. 평행선 사이의 폭이 두 배가되면 크로스 토크의 영향을 최소화 할 수 있습니다. 예를 들어, 트레이스 너비가 5mil 인 경우 두 병렬 트레이스 사이의 최소 거리는 10mil 이상이어야합니다.
새로운 재료와 새로운 구성 요소가 계속 등장함에 따라 PCB 설계자는 전자기 호환성 및 간섭 문제를 계속 해결해야합니다.
디커플링 커패시터
디커플링 커패시터는 누화의 악영향을 줄일 수 있습니다. 낮은 AC 임피던스를 보장하고 잡음과 누화를 줄이려면 장치의 전원 핀과 접지 핀 사이에 위치해야합니다. 넓은 주파수 범위에서 낮은 임피던스를 달성하려면 다중 디커플링 커패시터를 사용해야합니다.
볼 그리드 어레이 주변에 디커플링 커패시터를 사용하면 누화가 줄어 듭니다.디커플링 커패시터를 배치하기위한 중요한 원리는 커패시턴스 값이 가장 작은 커패시터가 트레이스에 대한 인덕턴스의 영향을 줄이기 위해 가능한 한 장치에 가까워 야한다는 것입니다. 이 특정 커패시터는 장치의 전원 핀 또는 전력 트레이스에 가능한 한 가깝게 배치되며 커패시터의 패드는 비아 또는 접지면에 직접 연결됩니다. 트레이스가 길면 여러 개의 비아를 사용하여 접지 임피던스를 최소화하십시오.
90 ° 각도를 피하십시오
EMI를 줄이려면 직각이 방출 될 수 있으므로 트레이스, 비아 및 기타 구성 요소를 90 ° 각도로 형성하지 마십시오. 이 코너에서 커패시턴스가 증가하고 특성 임피던스가 변경되어 반사와 EMI가 발생합니다. 90 ° 각도를 피하려면 트레이스가 모서리에 최소 2 개의 45 ° 각도로 라우팅되어야합니다.
비아에주의하십시오
거의 모든 PCB 레이아웃에서 비아를 사용하여 서로 다른 층 사이에 전도성 연결을 제공해야합니다. 비아는 인덕턴스 및 커패시턴스를 생성 할 수 있으므로 PCB 레이아웃 엔지니어는주의해야합니다. 경우에 따라 비아가 트레이스로 만들어 질 때 특성 임피던스가 변경되기 때문에 반사가 발생하기도합니다.
또한 비아는 트레이스 길이를 늘리고 일치해야합니다. 차동 트레이스의 경우 비아를 최대한 피하십시오. 이를 피할 수없는 경우 신호와 리턴 경로의 지연을 보상하기 위해 두 트레이스 모두에서 비아를 사용해야합니다.
케이블 및 물리적 차폐
디지털 회로 및 아날로그 전류를 전달하는 케이블은 기생 커패시턴스 및 인덕턴스를 생성하여 많은 EMC 관련 문제를 일으킬 수 있습니다. 트위스트 페어 케이블을 사용하면 커플 링 레벨이 낮게 유지되고 생성 된 자기장이 제거됩니다. 고주파 신호의 경우 EMI 간섭을 제거하기 위해 앞면과 뒷면을 접지 한 상태에서 차폐 케이블을 사용해야합니다.
물리적 실드는 시스템 전체 또는 일부를 금속 패키지로 덮어서 EMI가 PCB 회로에 유입되는 것을 방지합니다. 이 차폐는 안테나 루프 크기를 줄이고 EMI를 흡수하는 폐쇄 된 접지 된 전도성 컨테이너와 같습니다.