Zaštita od interferencije je veoma važna karika u modernom dizajnu kola, koja direktno odražava performanse i pouzdanost cijelog sistema. Za inženjere PCB-a, dizajn protiv interferencije je ključna i teška tačka koju svi moraju savladati.

Prisustvo smetnji na PCB ploči
U stvarnim istraživanjima, utvrđeno je da postoje četiri glavne interferencije u dizajnu PCB-a: šum napajanja, interferencija dalekovoda, sprega i elektromagnetne interferencije (EMI).

1. Buka napajanja
U visokofrekventnom kolu, šum napajanja ima posebno očigledan uticaj na visokofrekventni signal. Stoga je prvi zahtev za napajanje nizak nivo šuma. Ovde je čisto uzemljenje jednako važno kao i čist izvor napajanja.

2. Dalekovod
Na PCB-u postoje samo dvije vrste prenosnih linija: trakasta linija i mikrovalna linija. Najveći problem kod prenosnih linija je refleksija. Refleksija će uzrokovati mnoge probleme. Na primjer, signal opterećenja će biti superpozicija originalnog signala i signala odjeka, što će povećati težinu analize signala; refleksija će uzrokovati gubitak povratka (povratni gubitak), što će utjecati na signal. Utjecaj je jednako ozbiljan kao i onaj uzrokovan aditivnom interferencijom šuma.

3. Spajanje
Signal interferencije generiran od strane izvora interferencije uzrokuje elektromagnetne interferencije elektronskom upravljačkom sistemu putem određenog kanala za spajanje. Metoda spajanja interferencije nije ništa drugo nego djelovanje na elektronski upravljački sistem putem žica, prostora, zajedničkih vodova itd. Analiza uglavnom uključuje sljedeće tipove: direktno spajanje, spajanje zajedničkom impedansom, kapacitivno spajanje, elektromagnetno indukcijsko spajanje, radijacijsko spajanje itd.

4. Elektromagnetne smetnje (EMI)
Elektromagnetne smetnje EMI imaju dvije vrste: provodne smetnje i zračene smetnje. Provodne smetnje odnose se na spajanje (interferenciju) signala iz jedne električne mreže na drugu električnu mrežu putem provodnog medija. Zračene smetnje odnose se na spajanje (interferenciju) izvora smetnji sa svojim signalom na drugu električnu mrežu kroz prostor. Kod dizajna brzih PCB-a i sistema, visokofrekventne signalne linije, pinovi integrisanih kola, razni konektori itd. mogu postati izvori radijacijskih smetnji sa karakteristikama antene, koji mogu emitovati elektromagnetne talase i uticati na druge sisteme ili druge podsisteme u sistemu.

Mjere protiv interferencije na PCB-u i strujnim kolima
Dizajn štampane ploče protiv ometanja usko je povezan sa specifičnim kolom. U nastavku ćemo dati samo neka objašnjenja o nekoliko uobičajenih mjera dizajna štampane ploče protiv ometanja.

1. Dizajn kabla za napajanje
U skladu s veličinom struje štampane ploče, pokušajte povećati širinu dalekovoda kako biste smanjili otpor petlje. Istovremeno, uskladite smjer dalekovoda i uzemljenja sa smjerom prijenosa podataka, što pomaže u poboljšanju sposobnosti suzbijanja šuma.

2. Dizajn uzemljene žice
Odvojite digitalno uzemljenje od analognog uzemljenja. Ako na štampanoj ploči postoje i logička i linearna kola, treba ih što više odvojiti. Uzemljenje niskofrekventnog kola treba uzemljiti paralelno u jednoj tački koliko god je to moguće. Kada je samo ožičenje teško, može se djelimično spojiti serijski, a zatim uzemljiti paralelno. Visokofrekventno kolo treba uzemljiti u više tačaka serijski, žica za uzemljenje treba biti kratka i debela, a oko visokofrekventne komponente treba koristiti mrežastu foliju za uzemljenje velike površine.

Uzemljenje treba biti što je moguće deblje. Ako se za uzemljenje koristi vrlo tanka žica, potencijal uzemljenja se mijenja sa strujom, što smanjuje otpornost na šum. Stoga, uzemljenje treba biti deblje tako da može proći tri puta veću struju od dozvoljene na štampanoj ploči. Ako je moguće, uzemljenje treba biti veće od 2~3 mm.

Uzemljenje formira zatvorenu petlju. Kod štampanih ploča sastavljenih samo od digitalnih kola, većina njihovih uzemljenja je raspoređena u petlje kako bi se poboljšala otpornost na šum.

3. Konfiguracija kondenzatora za razdvajanje
Jedna od konvencionalnih metoda dizajna PCB-a je konfigurisanje odgovarajućih razdvojnih kondenzatora na svakom ključnom dijelu štampane ploče.

Opći principi konfiguracije kondenzatora za razdvajanje su:

① Spojite elektrolitski kondenzator od 10 ~ 100 uF preko ulaza za napajanje. Ako je moguće, bolje je spojiti na 100 uF ili više.

②U principu, svaki integrirani krug trebao bi biti opremljen keramičkim kondenzatorom od 0,01 pF. Ako razmak na štampanoj ploči nije dovoljan, može se postaviti kondenzator od 1-10 pF na svakih 4~8 čipova.

③Za uređaje sa slabom sposobnošću suzbijanja šuma i velikim promjenama snage kada su isključeni, kao što su RAM i ROM uređaji za pohranu podataka, razdvojni kondenzator treba biti direktno spojen između linije napajanja i linije uzemljenja čipa.

④Vod kondenzatora ne smije biti predugačak, posebno visokofrekventni bypass kondenzator ne smije imati vodove.

4. Metode za eliminaciju elektromagnetnih smetnji u dizajnu PCB-a

①Smanjite broj petlji: Svaka petlja je ekvivalentna anteni, tako da moramo minimizirati broj petlji, površinu petlje i antenski efekat petlje. Osigurajte da signal ima samo jednu putanju petlje u bilo koje dvije tačke, izbjegavajte vještačke petlje i pokušajte koristiti sloj snage.

②Filtriranje: Filtriranje se može koristiti za smanjenje EMI-ja i na dalekovodu i na signalnom vodu. Postoje tri metode: razdvojni kondenzatori, EMI filteri i magnetske komponente.

③Štit.

4 Pokušajte smanjiti brzinu visokofrekventnih uređaja.

⑤ Povećanje dielektrične konstante PCB ploče može spriječiti zračenje visokofrekventnih dijelova, poput dalekovoda blizu ploče, prema van; povećanje debljine PCB ploče i minimiziranje debljine mikrostripnog voda može spriječiti prelijevanje elektromagnetske žice i također spriječiti zračenje.