PCB dizaynında, elektromaqnit uyğunluğu (EMC) və əlaqəli elektromaqnit müdaxiləsi (EMI) ənənəvi olaraq mühəndislər üçün iki əsas baş ağrısı olmuşdur, xüsusən də bugünkü dövrə lövhəsi dizaynlarında və komponent paketlərində kiçilmə davam edir, OEM-lər daha yüksək sürətli sistemlər tələb edir.Bu yazıda, PCB dizaynında elektromaqnit problemlərindən necə qaçınacağını paylaşacağam.
1. Qarşılaşma və düzülmə diqqət mərkəzindədir
Cərəyanın düzgün axını təmin etmək üçün hizalanma xüsusilə vacibdir.Əgər cərəyan bir osilatordan və ya digər oxşar cihazdan gəlirsə, cərəyanı yer təbəqəsindən ayrı saxlamaq və ya cərəyanın başqa bir uyğunlaşma ilə paralel işləməsini saxlamaq xüsusilə vacibdir.Paralel olaraq iki yüksək sürətli siqnal EMC və EMI, xüsusən də çarpaz əlaqə yarada bilər.Müqavimət yollarını mümkün qədər qısa və geri dönən cərəyan yollarını mümkün qədər qısa saxlamaq vacibdir.Qayıdış yolunun uzunluğu ötürmə yolunun uzunluğu ilə eyni olmalıdır.
EMI üçün bir yol “pozulma yolu”, digəri isə “qurban yolu” adlanır.İnduktiv və kapasitiv birləşmə elektromaqnit sahələrinin mövcudluğuna görə "qurban" yoluna təsir edir, beləliklə "qurban yolu" üzərində irəli və tərs cərəyanlar yaradır.Bu şəkildə, siqnalın ötürülməsi və qəbulu uzunluqlarının demək olar ki, bərabər olduğu sabit bir mühitdə dalğalanma yaranır.
Sabit düzülmələri olan yaxşı balanslaşdırılmış bir mühitdə induksiya cərəyanları bir-birini ləğv etməli, beləliklə çarpazlığı aradan qaldırmalıdır.Bununla belə, biz belə bir şeyin olmadığı qeyri-kamil bir dünyadayıq.Buna görə də, məqsədimiz odur ki, bütün düzülmələr üçün çarpaz əlaqə minimuma endirilməlidir.Paralel xətlər arasındakı eni xətlərin enindən iki dəfə çox olarsa, çarpaz əlaqənin təsiri minimuma endirilə bilər.Məsələn, xəttin eni 5 mildirsə, iki paralel xətt arasındakı minimum məsafə 10 mil və ya daha çox olmalıdır.
Yeni materiallar və komponentlər görünməyə davam etdikcə, PCB dizaynerləri də EMC və müdaxilə məsələləri ilə məşğul olmağa davam etməlidirlər.
2. Kondansatorların ayrılması
Decoupling kondensatorları çarpaz əlaqənin arzuolunmaz təsirlərini azaldır.Onlar aşağı AC empedansını təmin edən və səs-küyü və çarpışmanı azaldan cihazın güc və yer sancaqları arasında yerləşdirilməlidir.Geniş tezlik diapazonunda aşağı empedansa nail olmaq üçün çoxlu ayırıcı kondansatörlərdən istifadə edilməlidir.
Ayırma kondansatörlərinin yerləşdirilməsinin vacib prinsipi, hizalanmalara induktiv təsirləri azaltmaq üçün ən aşağı tutum dəyərinə malik kondansatörün cihaza mümkün qədər yaxın yerləşdirilməsindən ibarətdir.Bu xüsusi kondansatör cihazın enerji təchizatı sancaqlarına və ya enerji təchizatı kanalına mümkün qədər yaxın yerləşdirilməlidir və kondansatörün yastıqları birbaşa vidalara və ya yer səviyyəsinə birləşdirilməlidir.Hizalanma uzundursa, yerin empedansını minimuma endirmək üçün çoxlu keçidlərdən istifadə edin.
3. PCB-nin torpaqlanması
EMI azaltmağın vacib yolu PCB torpaqlama qatını dizayn etməkdir.İlk addım, emissiyaların, çarpışmanın və səs-küyün azaldılması üçün torpaqlama sahəsini PCB lövhəsinin ümumi sahəsi daxilində mümkün qədər böyük etməkdir.Hər bir komponenti torpaq nöqtəsinə və ya torpaqlama qatına birləşdirərkən xüsusi diqqət yetirilməlidir, bunsuz etibarlı torpaqlama qatının neytrallaşdırıcı təsirindən tam istifadə etmək mümkün deyil.
Xüsusilə mürəkkəb PCB dizaynı bir neçə sabit gərginliyə malikdir.İdeal olaraq, hər bir istinad gərginliyi öz müvafiq torpaqlama təbəqəsinə malikdir.Bununla belə, çoxlu torpaqlama təbəqələri PCB-nin istehsal xərclərini artıracaq və onu çox bahalaşdıracaq.Kompromis, hər birində bir neçə torpaqlama bölməsi ola bilən üç-beş fərqli yerdə torpaqlama təbəqələrindən istifadə etməkdir.Bu, yalnız lövhənin istehsal xərclərinə nəzarət etmir, həm də EMI və EMC-ni azaldır.
EMC-nin minimuma endirilməsi üçün aşağı empedanslı torpaqlama sistemi vacibdir.Çox qatlı PCB-də mis balans blokundan (mis oğru) və ya səpələnmiş torpaqlama təbəqəsindən daha çox etibarlı torpaqlama qatına üstünlük verilir, çünki o, aşağı empedansa malikdir, cərəyan yolu təmin edir və əks siqnalların ən yaxşı mənbəyidir.
Siqnalın yerə qayıtması üçün lazım olan müddət də çox vacibdir.Siqnalın mənbəyə və mənbədən getməsi üçün çəkilən vaxt müqayisə edilə bilən olmalıdır, əks halda antenaya bənzər bir fenomen baş verəcək və şüalanan enerji EMI-nin bir hissəsinə çevriləcəkdir.Eynilə, cərəyanın siqnal mənbəyinə və ya siqnal mənbəyinə uyğunlaşdırılması mümkün qədər qısa olmalıdır, əgər mənbə və qayıdış yolları bərabər uzunluqda deyilsə, yerdən sıçrayış baş verəcək və bu da EMI yaradacaq.
4. 90° açılardan çəkinin
EMI-ni azaltmaq üçün düz bucaq radiasiya yaradacağından, 90° bucaq yaratmaq üçün hizalanmadan, vidalardan və digər komponentlərdən qaçınmaq lazımdır.90 ° bucağın qarşısını almaq üçün, hizalanma küncə ən azı iki 45 ° bucaq naqil olmalıdır.
5. Həddindən artıq çuxurdan istifadə edərkən diqqətli olmaq lazımdır
Demək olar ki, bütün PCB layoutlarında, müxtəlif təbəqələr arasında keçirici əlaqə təmin etmək üçün vizalardan istifadə edilməlidir.Bəzi hallarda, onlar da əkslər yaradırlar, çünki düzülmədə vidalar yaradıldıqda xarakterik empedans dəyişir.
Viaların hizalanmanın uzunluğunu artırdığını və uyğunlaşdırılması lazım olduğunu xatırlamaq da vacibdir.Diferensial düzülmə halında, mümkün olan yerlərdə keçidlərdən qaçınmaq lazımdır.Əgər bunun qarşısını almaq mümkün deyilsə, siqnal və qayıdış yollarında gecikmələri kompensasiya etmək üçün hər iki düzülmədə vizalardan istifadə edilməlidir.
6. Kabellər və fiziki ekranlama
Rəqəmsal sxemləri və analoq cərəyanları daşıyan kabellər parazitar tutum və endüktans yarada bilər və bu, bir çox EMC ilə bağlı problemlərə səbəb ola bilər.Bükülmüş cüt kabellərdən istifadə edilərsə, aşağı səviyyəli birləşmə qorunur və yaranan maqnit sahələri aradan qaldırılır.Yüksək tezlikli siqnallar üçün EMI müdaxiləsini aradan qaldırmaq üçün həm ön, həm də arxa torpaqlanmış qorunan kabellərdən istifadə edilməlidir.
Fiziki qoruma, EMI-nin PCB dövrəsinə daxil olmasının qarşısını almaq üçün sistemin bütün və ya bir hissəsinin metal paketə bağlanmasıdır.Bu qoruyucu qapalı, yer keçirici kondansatör kimi fəaliyyət göstərir, antenna dövrəsinin ölçüsünü azaldır və EMI-ni udur.
Göndərmə vaxtı: 23 noyabr 2022-ci il