Η αντιπαρεμβατική σχεδίαση είναι ένας πολύ σημαντικός κρίκος στον σύγχρονο σχεδιασμό κυκλωμάτων, ο οποίος αντικατοπτρίζει άμεσα την απόδοση και την αξιοπιστία ολόκληρου του συστήματος. Για τους μηχανικούς PCB, η αντιπαρεμβατική σχεδίαση είναι το κλειδί και το δύσκολο σημείο που όλοι πρέπει να κατακτήσουν.
Η παρουσία παρεμβολών στην πλακέτα PCB
Στην πραγματική έρευνα, διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν τέσσερις κύριες παρεμβολές στο σχεδιασμό των PCB: θόρυβος τροφοδοσίας, παρεμβολές γραμμής μεταφοράς, σύζευξη και ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI).
1. Θόρυβος τροφοδοσίας
Στο κύκλωμα υψηλής συχνότητας, ο θόρυβος της τροφοδοσίας έχει ιδιαίτερα εμφανή επίδραση στο σήμα υψηλής συχνότητας. Επομένως, η πρώτη απαίτηση για την τροφοδοσία είναι ο χαμηλός θόρυβος. Εδώ, μια καθαρή γείωση είναι εξίσου σημαντική με μια καθαρή πηγή ενέργειας.
2. Γραμμή μεταφοράς
Υπάρχουν μόνο δύο τύποι γραμμών μεταφοράς που είναι δυνατοί σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB): η γραμμή λωρίδας και η γραμμή μικροκυμάτων. Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τις γραμμές μεταφοράς είναι η ανάκλαση. Η ανάκλαση θα προκαλέσει πολλά προβλήματα. Για παράδειγμα, το σήμα φορτίου θα είναι η υπέρθεση του αρχικού σήματος και του σήματος ηχούς, γεγονός που θα αυξήσει τη δυσκολία της ανάλυσης του σήματος. Η ανάκλαση θα προκαλέσει απώλεια επιστροφής (απώλεια επιστροφής), η οποία θα επηρεάσει το σήμα. Η επίδραση είναι εξίσου σοβαρή με αυτή που προκαλείται από την παρεμβολή πρόσθετου θορύβου.
3. Σύνδεσμος
Το σήμα παρεμβολής που παράγεται από την πηγή παρεμβολής προκαλεί ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή στο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου μέσω ενός συγκεκριμένου καναλιού σύζευξης. Η μέθοδος σύζευξης της παρεμβολής δεν είναι τίποτα περισσότερο από την επίδραση στο ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου μέσω καλωδίων, διαστημάτων, κοινών γραμμών κ.λπ. Η ανάλυση περιλαμβάνει κυρίως τους ακόλουθους τύπους: άμεση σύζευξη, σύζευξη κοινής σύνθετης αντίστασης, χωρητική σύζευξη, σύζευξη ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, σύζευξη ακτινοβολίας κ.λπ.
4. Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI)
Ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές Οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI) έχουν δύο τύπους: αγώγιμες παρεμβολές και ακτινοβολούμενες παρεμβολές. Οι αγώγιμες παρεμβολές αναφέρονται στη σύζευξη (παρεμβολή) σημάτων σε ένα ηλεκτρικό δίκτυο με ένα άλλο ηλεκτρικό δίκτυο μέσω ενός αγώγιμου μέσου. Οι ακτινοβολούμενες παρεμβολές αναφέρονται στη σύζευξη (παρεμβολή) της πηγής παρεμβολής με το σήμα της σε ένα άλλο ηλεκτρικό δίκτυο μέσω του χώρου. Στο σχεδιασμό PCB και συστημάτων υψηλής ταχύτητας, οι γραμμές σήματος υψηλής συχνότητας, οι ακροδέκτες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, οι διάφοροι σύνδεσμοι κ.λπ. μπορούν να γίνουν πηγές παρεμβολής ακτινοβολίας με χαρακτηριστικά κεραίας, οι οποίες μπορούν να εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα και να επηρεάσουν άλλα συστήματα ή άλλα υποσυστήματα στο σύστημα.
Μέτρα κατά των παρεμβολών στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και στα κυκλώματα
Ο σχεδιασμός αντιμπλοκαρίσματος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος σχετίζεται στενά με το συγκεκριμένο κύκλωμα. Στη συνέχεια, θα δώσουμε μόνο μερικές εξηγήσεις σχετικά με ορισμένα κοινά μέτρα σχεδιασμού αντιμπλοκαρίσματος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
1. Σχεδιασμός καλωδίου τροφοδοσίας
Ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, προσπαθήστε να αυξήσετε το πλάτος της γραμμής τροφοδοσίας για να μειώσετε την αντίσταση του βρόχου. Ταυτόχρονα, φροντίστε η κατεύθυνση της γραμμής τροφοδοσίας και της γραμμής γείωσης να είναι σύμφωνη με την κατεύθυνση μετάδοσης δεδομένων, κάτι που βοηθά στην ενίσχυση της ικανότητας αντιθορύβου.
2. Σχεδιασμός καλωδίου γείωσης
Διαχωρίστε την ψηφιακή γείωση από την αναλογική γείωση. Εάν υπάρχουν τόσο λογικά όσο και γραμμικά κυκλώματα στην πλακέτα κυκλώματος, θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν περισσότερο διαχωρισμένα. Η γείωση του κυκλώματος χαμηλής συχνότητας θα πρέπει να είναι γειωμένη παράλληλα σε ένα μόνο σημείο όσο το δυνατόν περισσότερο. Όταν η πραγματική καλωδίωση είναι δύσκολη, μπορεί να συνδεθεί μερικώς σε σειρά και στη συνέχεια να γειωθεί παράλληλα. Το κύκλωμα υψηλής συχνότητας θα πρέπει να είναι γειωμένο σε πολλά σημεία σε σειρά, το καλώδιο γείωσης θα πρέπει να είναι κοντό και παχύ και το φύλλο γείωσης μεγάλης επιφάνειας που μοιάζει με πλέγμα θα πρέπει να χρησιμοποιείται γύρω από το στοιχείο υψηλής συχνότητας.
Το καλώδιο γείωσης πρέπει να έχει το μεγαλύτερο δυνατό πάχος. Εάν χρησιμοποιηθεί μια πολύ λεπτή γραμμή για το καλώδιο γείωσης, το δυναμικό γείωσης αλλάζει με το ρεύμα, γεγονός που μειώνει την αντίσταση στον θόρυβο. Επομένως, το καλώδιο γείωσης πρέπει να έχει πάχος ώστε να μπορεί να διέρχεται τριπλάσιο του επιτρεπόμενου ρεύματος στην τυπωμένη πλακέτα. Εάν είναι δυνατόν, το καλώδιο γείωσης πρέπει να έχει διάμετρο πάνω από 2~3 mm.
Το καλώδιο γείωσης σχηματίζει έναν κλειστό βρόχο. Για τις τυπωμένες πλακέτες που αποτελούνται μόνο από ψηφιακά κυκλώματα, τα περισσότερα από τα κυκλώματα γείωσης είναι διατεταγμένα σε βρόχους για βελτίωση της αντοχής στον θόρυβο.
3. Διαμόρφωση πυκνωτή αποσύνδεσης
Μία από τις συμβατικές μεθόδους σχεδιασμού πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων είναι η διαμόρφωση κατάλληλων πυκνωτών αποσύνδεσης σε κάθε βασικό μέρος της τυπωμένης πλακέτας.
Οι γενικές αρχές διαμόρφωσης των πυκνωτών αποσύνδεσης είναι:
① Συνδέστε έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή 10 ~ 100uf στην είσοδο τροφοδοσίας. Εάν είναι δυνατόν, είναι καλύτερο να συνδέσετε σε 100uF ή περισσότερο.
②Κατ' αρχήν, κάθε ολοκληρωμένο κύκλωμα θα πρέπει να είναι εξοπλισμένο με έναν κεραμικό πυκνωτή 0,01pF. Εάν το κενό της τυπωμένης πλακέτας δεν είναι αρκετό, μπορεί να τοποθετηθεί ένας πυκνωτής 1-10pF για κάθε 4~8 τσιπ.
③Για συσκευές με ασθενή αντιθορυβική ικανότητα και μεγάλες αλλαγές ισχύος όταν είναι απενεργοποιημένες, όπως συσκευές αποθήκευσης RAM και ROM, ένας πυκνωτής αποσύνδεσης θα πρέπει να συνδέεται απευθείας μεταξύ της γραμμής τροφοδοσίας και της γραμμής γείωσης του τσιπ.
④Το καλώδιο του πυκνωτή δεν πρέπει να είναι πολύ μακρύ, ειδικά ο πυκνωτής παράκαμψης υψηλής συχνότητας δεν πρέπει να έχει καλώδιο.
4. Μέθοδοι για την εξάλειψη των ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών στο σχεδιασμό των PCB
①Μείωση βρόχων: Κάθε βρόχος ισοδυναμεί με μια κεραία, επομένως πρέπει να ελαχιστοποιήσουμε τον αριθμό των βρόχων, την περιοχή του βρόχου και το φαινόμενο κεραίας του βρόχου. Βεβαιωθείτε ότι το σήμα έχει μόνο μία διαδρομή βρόχου σε οποιαδήποτε δύο σημεία, αποφύγετε τους τεχνητούς βρόχους και προσπαθήστε να χρησιμοποιήσετε το επίπεδο ισχύος.
②Φιλτράρισμα: Το φιλτράρισμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση των ηλεκτρομαγνητικών παρενεργειών (EMI) τόσο στη γραμμή ρεύματος όσο και στη γραμμή σήματος. Υπάρχουν τρεις μέθοδοι: αποσύνδεση πυκνωτών, φίλτρα EMI και μαγνητικά εξαρτήματα.
③Ασπίδα.
④ Προσπαθήστε να μειώσετε την ταχύτητα των συσκευών υψηλής συχνότητας.
⑤ Η αύξηση της διηλεκτρικής σταθεράς της πλακέτας PCB μπορεί να αποτρέψει την ακτινοβολία προς τα έξω από τα μέρη υψηλής συχνότητας, όπως η γραμμή μεταφοράς κοντά στην πλακέτα. Η αύξηση του πάχους της πλακέτας PCB και η ελαχιστοποίηση του πάχους της γραμμής μικρολωρίδας μπορεί να αποτρέψει την υπερχείλιση του ηλεκτρομαγνητικού καλωδίου και επίσης να αποτρέψει την ακτινοβολία.