Häiriönesto on erittäin tärkeä lenkki nykyaikaisessa piirisuunnittelussa, joka heijastaa suoraan koko järjestelmän suorituskykyä ja luotettavuutta. Piirilevyinsinööreille häiriöidenesto on keskeinen ja vaikea asia, joka jokaisen on hallittava.

Häiriöiden esiintyminen piirilevyssä
Käytännön tutkimuksissa on havaittu, että piirilevysuunnittelussa on neljä pääasiallista häiriötekijää: virtalähteen kohina, siirtolinjan häiriöt, kytkentä ja sähkömagneettinen häiriö (EMI).

1. Virtalähteen kohina
Korkeataajuuspiirissä virtalähteen kohinalla on erityisen selvä vaikutus korkeataajuussignaaliin. Siksi virtalähteen ensimmäinen vaatimus on alhainen kohina. Tässä puhdas maadoitus on yhtä tärkeä kuin puhdas virtalähde.

2. Siirtolinja
Piirilevyllä on vain kahdenlaisia ​​siirtolinjoja: liuskajohto ja mikroaaltojohto. Siirtolinjojen suurin ongelma on heijastus. Heijastuminen aiheuttaa monia ongelmia. Esimerkiksi kuormasignaali on alkuperäisen signaalin ja kaikusignaalin superpositio, mikä lisää signaalin analysoinnin vaikeutta; heijastus aiheuttaa heijastusvaimennusta, joka vaikuttaa signaaliin. Vaikutus on yhtä vakava kuin additiivisen kohinan aiheuttama.

3. Kytkentä
Häiriölähteen tuottama häiriösignaali aiheuttaa sähkömagneettisia häiriöitä elektroniselle ohjausjärjestelmälle tietyn kytkentäkanavan kautta. Häiriöiden kytkentämenetelmä ei ole muuta kuin vaikutusta elektroniseen ohjausjärjestelmään johtojen, tilojen, yhteisten linjojen jne. kautta. Analyysi sisältää pääasiassa seuraavat tyypit: suora kytkentä, yhteinen impedanssikytkentä, kapasitiivinen kytkentä, sähkömagneettinen induktiokytkentä, säteilykytkentä jne.

4. Sähkömagneettinen häiriö (EMI)
Sähkömagneettisia häiriöitä (EMI) on kahdenlaisia: johtuvia häiriöitä ja säteileviä häiriöitä. Johtuvilla häiriöillä tarkoitetaan signaalien kytkeytymistä (häiriötä) yhdestä sähköverkosta toiseen sähköverkkoon johtavan väliaineen kautta. Säteilevillä häiriöillä tarkoitetaan häiriölähteen signaalin kytkemistä (häiriötä) toiseen sähköverkkoon avaruuden kautta. Nopeassa piirilevy- ja järjestelmäsuunnittelussa korkeataajuiset signaalilinjat, integroitujen piirien nastat, erilaiset liittimet jne. voivat muuttua säteilyhäiriölähteiksi, joilla on antennin ominaisuudet, ja ne voivat lähettää sähkömagneettisia aaltoja ja vaikuttaa muihin järjestelmiin tai järjestelmän muihin osajärjestelmiin normaalin toiminnan aikana.

Piirilevyjen ja piirien häiriöidenestotoimenpiteet
Piirilevyn häirinnänestosuunnittelu liittyy läheisesti tiettyyn piiriin. Seuraavaksi annamme vain joitakin selityksiä useista yleisistä piirilevyn häirinnänestosuunnittelun toimenpiteistä.

1. Virtajohdon suunnittelu
Piirilevyn virran koon mukaan yritä lisätä voimajohdon leveyttä silmukan resistanssin pienentämiseksi. Samalla varmista, että voimajohdon ja maadoitusjohdon suunta on yhdenmukainen tiedonsiirtosuunnan kanssa, mikä auttaa parantamaan kohinanvaimennuskykyä.

2. Maadoitusjohdon suunnittelu
Erota digitaalinen maa analogisesta maasta. Jos piirilevyllä on sekä logiikkapiirejä että lineaaripiirejä, ne tulisi erottaa mahdollisimman hyvin toisistaan. Matalataajuuspiirin maa tulisi maadoittaa rinnakkain yhdestä pisteestä mahdollisimman paljon. Jos varsinainen johdotus on vaikeaa, se voidaan kytkeä osittain sarjaan ja sitten maadoittaa rinnan. Korkeataajuuspiiri tulisi maadoittaa useista pisteistä sarjaan, maadoitusjohtimen tulisi olla lyhyt ja paksu, ja korkeataajuuskomponentin ympärillä tulisi käyttää ristikkomaista laaja-alaista maadoituskalvoa.

Maadoitusjohtimen tulisi olla mahdollisimman paksu. Jos maadoitusjohtimena käytetään hyvin ohutta johtoa, maadoituspotentiaali muuttuu virran mukana, mikä heikentää kohinansietoa. Siksi maadoitusjohtimen paksuus tulisi olla sellainen, että se voi kulkea piirilevyllä kolminkertaisen sallitun virran verran. Maadoitusjohtimen paksuuden tulisi mahdollisuuksien mukaan olla yli 2–3 mm.

Maadoitusjohdin muodostaa suljetun silmukan. Yksinomaan digitaalisista piireistä koostuvissa piirilevyissä useimmat maadoituspiirit on järjestetty silmukoiksi kohinankestokyvyn parantamiseksi.

3. Irrotuskondensaattorin kokoonpano
Yksi piirilevyjen suunnittelun perinteisistä menetelmistä on konfiguroida sopivat irrotuskondensaattorit piirilevyn jokaiselle keskeiselle osalle.

Irrotuskondensaattoreiden yleiset konfigurointiperiaatteet ovat:

① Kytke 10–100 uF:n elektrolyyttikondensaattori virransyöttöön. Jos mahdollista, on parempi kytkeä kondensaattori 100 uF:iin tai suurempaan.

②Periaatteessa jokainen integroitu piirilevy tulisi varustaa 0,01 pF:n keraamisella kondensaattorilla. Jos piirilevyn rako ei ole riittävä, voidaan asentaa 1–10 pF:n kondensaattori jokaista 4–8 piirilevyä kohden.

③Laitteissa, joilla on heikko kohinanvaimennuskyky ja suuria tehonvaihteluita sammutettaessa, kuten RAM- ja ROM-tallennuslaitteissa, irrotuskondensaattori tulisi kytkeä suoraan virtajohdon ja sirun maadoitusjohdon väliin.

④Kondensaattorin johdon ei tulisi olla liian pitkä, erityisesti suurtaajuusohituskondensaattorissa ei tulisi olla johtoa.

4. Menetelmät sähkömagneettisten häiriöiden poistamiseksi piirilevyjen suunnittelussa

①Vähennä silmukoita: Jokainen silmukka vastaa antennia, joten meidän on minimoitava silmukoiden lukumäärä, silmukan pinta-ala ja silmukan antennivaikutus. Varmista, että signaalilla on vain yksi silmukkareitti missä tahansa kahdessa pisteessä, vältä keinotekoisia silmukoita ja pyri hyödyntämään tehokerrosta.

②Suodatus: Suodatusta voidaan käyttää sähkömagneettisten häiriöiden (EMI) vähentämiseen sekä sähköverkossa että signaaliverkossa. Menetelmiä on kolme: irrotuskondensaattorit, EMI-suodattimet ja magneettiset komponentit.

③Suoja.

④ Yritä hidastaa suurtaajuuslaitteiden nopeutta.

5 Piirilevyn dielektrisyysvakion kasvattaminen voi estää korkeataajuisten osien, kuten levyn lähellä olevan siirtolinjan, säteilemisen ulospäin; piirilevyn paksuuden kasvattaminen ja mikroliuskalinjan paksuuden minimointi voivat estää sähkömagneettisen johtimen ylivuodon ja myös säteilyn.