Избегайте электромагнитных проблем при проектировании печатных плат (2)
Перекресток и следы являются ключевыми
Следы особенно важны для обеспечения правильного протекания тока. Если ток исходит от генератора или другого подобного устройства, особенно важно держать ток отдельно от заземляющей плоскости или не запускать его параллельно с другой трассой. Два параллельных высокоскоростных сигнала могут генерировать ЭМС и ЭМП, особенно перекрестные помехи. Путь сопротивления должен быть минимизирован, а путь обратного тока должен быть как можно короче. Длина трассы обратного пути должна совпадать с длиной трассы передачи.
Для EMI один называется «агрессивный след», а другой - «след жертвы». Индуктивная и емкостная связь может влиять на «следы жертвы» из-за наличия электромагнитных полей, которые могут вызывать прямой и обратный ток на «следах жертвы». Таким образом, рябь генерируется в стабильной среде, где передаваемая и принимаемая длины сигнала почти равны.
В хорошо сбалансированной, стабильной среде следа индуцированные токи должны подавлять друг друга для устранения перекрестных помех. Однако мы находимся в несовершенном мире, и таких вещей не произойдет. Поэтому наша цель - свести к минимуму перекрестные помехи на всех трассах. Если ширина между параллельными линиями удваивается, влияние перекрестных помех может быть минимизировано. Например, если ширина трассы составляет 5 мил, минимальное расстояние между двумя параллельными трассами должно составлять 10 мил или более.
Поскольку новые материалы и новые компоненты продолжают появляться, разработчики печатных плат должны продолжать решать проблемы электромагнитной совместимости и помех.
Многослойная печатная плата Китай
Развязывающий конденсатор
Разъединяющие конденсаторы могут уменьшить неблагоприятные воздействия перекрестных помех. Они должны быть расположены между контактами питания и заземления устройства, чтобы обеспечить низкий импеданс переменного тока и уменьшить шум и перекрестные помехи. Для достижения низкого импеданса в широком частотном диапазоне следует использовать несколько развязывающих конденсаторов.
Использование развязывающих конденсаторов вокруг сетки с шариками уменьшает перекрестные помехи.Важным принципом размещения развязывающих конденсаторов является то, что конденсатор с наименьшим значением емкости должен быть как можно ближе к устройству, чтобы уменьшить влияние индуктивности на следы. Этот конкретный конденсатор расположен как можно ближе к контактам питания устройства или трассам питания, а контактная площадка конденсатора подключена непосредственно к сквозной или заземляющей плоскости. Если следы длинные, используйте несколько переходных отверстий, чтобы минимизировать сопротивление заземления.
Избегайте углов 90 °
Чтобы уменьшить электромагнитные помехи, избегайте образования следов, переходных отверстий и других компонентов под углом 90 °, поскольку могут излучаться прямые углы. Емкость увеличится в этом углу, и характеристическое сопротивление изменится, что приведет к отражению, а затем к ЭМП. Чтобы избежать углов 90 °, следы следует направлять как минимум на два угла 45 ° к углам.
Будьте осторожны с переходными отверстиями
Почти во всех схемах печатных плат необходимо использовать переходные отверстия для обеспечения проводящих соединений между различными слоями. Инженеры по компоновке печатных плат должны быть осторожны, потому что переходные отверстия могут создавать индуктивность и емкость. В некоторых случаях они также вызывают отражения, потому что характеристическое сопротивление изменяется, когда в трассе выполняется сквозной переход.
Также имейте в виду, что переходные отверстия увеличивают длину трассы и требуют соответствия. Для дифференциальных трасс, избегайте переходов как можно больше. Если этого невозможно избежать, следует использовать переходы в обеих трассах для компенсации задержек в сигнале и обратном пути.
Кабельное и физическое экранирование
Кабели, несущие цифровые цепи и аналоговые токи, могут генерировать паразитную емкость и индуктивность, вызывая множество проблем, связанных с ЭМС. Если используются кабели витой пары, уровень связи сохраняется низким, а генерируемые магнитные поля устраняются. Для высокочастотных сигналов необходимо использовать экранированные кабели с заземленной лицевой и задней сторонами для устранения помех от электромагнитных помех.
Физический экран должен покрывать всю или часть системы металлическим корпусом, чтобы предотвратить попадание электромагнитных помех в цепь печатной платы. Это экранирование похоже на закрытый заземленный проводящий контейнер, который уменьшает размер петли антенны и поглощает электромагнитные помехи.