Vermijd elektromagnetische problemen in PCB-ontwerp (2)
Overspraak en sporen staan centraal
Sporen zijn vooral belangrijk om de juiste stroom te garanderen. Als de stroom afkomstig is van een oscillator of ander vergelijkbaar apparaat, is het vooral belangrijk om de stroom gescheiden te houden van het grondvlak of om deze niet parallel met een ander spoor te laten lopen. Twee parallelle hogesnelheidssignalen kunnen EMC en EMI genereren, met name overspraak. Het weerstandspad moet worden geminimaliseerd en het retourstroompad moet zo kort mogelijk zijn. De lengte van het retourpad moet hetzelfde zijn als de lengte van het zendtrace.
Voor EMI wordt de ene de "agressieve trace" genoemd en de andere de "slachtoffer trace". Inductieve en capacitieve koppeling kan "slachtoffer" -sporen beïnvloeden vanwege de aanwezigheid van elektromagnetische velden, die voorwaartse en omgekeerde stromen kunnen veroorzaken op de "slachtoffer-sporen". Op deze manier worden rimpelingen gegenereerd in een stabiele omgeving waar de verzonden en ontvangen lengten van het signaal bijna gelijk zijn.
In een goed gebalanceerde, stabiele traceomgeving moeten de geïnduceerde stromen elkaar opheffen om overspraak te elimineren. We bevinden ons echter in een onvolmaakte wereld en dergelijke dingen zullen niet gebeuren. Daarom is ons doel om overspraak op alle sporen tot een minimum te beperken. Als de breedte tussen parallelle lijnen wordt verdubbeld, kan het effect van overspraak worden geminimaliseerd. Als de spoorbreedte bijvoorbeeld 5 mil is, moet de minimale afstand tussen twee parallelle sporen 10 mil of meer zijn.
Terwijl nieuwe materialen en nieuwe componenten blijven ontstaan, moeten PCB-ontwerpers problemen met elektromagnetische compatibiliteit en interferentie blijven aanpakken.
Meerlagige pcb-oplossing China
Ontkoppelcondensator
Ontkoppelcondensatoren kunnen de nadelige effecten van overspraak verminderen. Ze moeten zich tussen de stroom- en aardpennen van het apparaat bevinden om een lage AC-impedantie te waarborgen en ruis en overspraak te verminderen. Om een lage impedantie over een breed frequentiebereik te bereiken, moeten meerdere ontkoppelcondensatoren worden gebruikt.
Het gebruik van ontkoppelcondensatoren rond de balrasterreeks vermindert overspraak.Een belangrijk principe voor het plaatsen van ontkoppelcondensatoren is dat de condensator met de kleinste capaciteitswaarde zo dicht mogelijk bij het apparaat moet zijn om de invloed van inductie op de sporen te verminderen. Deze specifieke condensator wordt zo dicht mogelijk bij de voedingspinnen of voedingssporen van het apparaat geplaatst en het pad van de condensator is rechtstreeks verbonden met het via- of grondvlak. Als de sporen lang zijn, gebruikt u meerdere via's om de grondimpedantie te minimaliseren.
Vermijd hoeken van 90 °
Om EMI te verminderen, vermijd het vormen van sporen, via's en andere componenten onder een hoek van 90 °, omdat rechte hoeken kunnen stralen. De capaciteit zal in deze hoek toenemen en de karakteristieke impedantie zal veranderen, resulterend in reflectie en vervolgens in EMI. Om hoeken van 90 ° te vermijden, moeten sporen ten minste twee hoeken van 45 ° naar de hoeken worden geleid.
Wees voorzichtig met via's
In bijna alle PCB-lay-outs moeten via's worden gebruikt om geleidende verbindingen tussen verschillende lagen te bieden. PCB-lay-outtechnici moeten voorzichtig zijn, omdat via's inductie en capaciteit kunnen creëren. In sommige gevallen veroorzaken ze ook reflecties omdat de karakteristieke impedantie verandert wanneer een via in een spoor wordt gemaakt.
Houd er ook rekening mee dat via's de trace-lengte vergroten en aanpassing vereisen. Voor differentiële sporen, vermijd vias zoveel mogelijk. Als dit niet kan worden vermeden, moeten via's in beide sporen worden gebruikt om vertragingen in het signaal en het retourpad te compenseren.
Kabel en fysieke afscherming
Kabels met digitale schakelingen en analoge stromen kunnen parasitaire capaciteit en inductie genereren, waardoor veel EMC-gerelateerde problemen ontstaan. Als twisted-pair kabels worden gebruikt, wordt het koppelingsniveau laag gehouden en worden de gegenereerde magnetische velden geëlimineerd. Voor hoogfrequente signalen moeten afgeschermde kabels worden gebruikt, met de voor- en achterkant geaard om EMI-interferentie te elimineren.
De fysieke afscherming moet het geheel of een deel van het systeem bedekken met een metalen verpakking om te voorkomen dat EMI het PCB-circuit binnendringt. Deze afscherming is als een gesloten, geaarde geleidende container die de grootte van de antennelus vermindert en EMI absorbeert.