Zaštita od interferencije je vrlo važna karika u modernom dizajnu sklopova, koja izravno odražava performanse i pouzdanost cijelog sustava. Za inženjere PCB-a, dizajn protiv interferencije je ključna i teška točka koju svatko mora savladati.

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

1. Šum napajanja
U visokofrekventnom krugu, šum napajanja ima posebno očit utjecaj na visokofrekventni signal. Stoga je prvi zahtjev za napajanje nizak šum. Ovdje je čisto uzemljenje jednako važno kao i čist izvor napajanja.

2. Dalekovod
Na PCB-u postoje samo dvije vrste prijenosnih vodova: trakasti vod i mikrovalni vod. Najveći problem s prijenosnim vodovima je refleksija. Refleksija će uzrokovati mnoge probleme. Na primjer, signal opterećenja bit će superpozicija izvornog signala i signala odjeka, što će povećati težinu analize signala; refleksija će uzrokovati gubitak povratka (gubitak povratka), što će utjecati na signal. Utjecaj je jednako ozbiljan kao i onaj uzrokovan aditivnom interferencijom šuma.

3. Spajanje
Signal interferencije generiran izvorom interferencije uzrokuje elektromagnetske interferencije elektroničkom upravljačkom sustavu putem određenog kanala za spajanje. Metoda spajanja interferencije nije ništa drugo nego djelovanje na elektronički upravljački sustav putem žica, prostora, zajedničkih vodova itd. Analiza uglavnom uključuje sljedeće vrste: izravno spajanje, spajanje zajedničkom impedancijom, kapacitivno spajanje, elektromagnetsko indukcijsko spajanje, radijacijsko spajanje itd.

4. Elektromagnetske smetnje (EMI)
Elektromagnetske smetnje EMI imaju dvije vrste: vodljive smetnje i zračene smetnje. Vodene smetnje odnose se na spajanje (interferenciju) signala iz jedne električne mreže na drugu električnu mrežu putem vodljivog medija. Zračene smetnje odnose se na spajanje (interferenciju) izvora smetnji s drugom električnom mrežom kroz prostor. U dizajnu brzih tiskanih pločica i sustava, visokofrekventni signalni vodovi, pinovi integriranih krugova, razni konektori itd. mogu postati izvori radijacijskih smetnji s karakteristikama antene, koji mogu emitirati elektromagnetske valove i utjecati na druge sustave ili druge podsustave u sustavu.

Mjere protiv interferencije na tiskanim pločicama i krugovima
Dizajn tiskane ploče protiv ometanja usko je povezan sa specifičnim sklopom. U nastavku ćemo dati samo neka objašnjenja o nekoliko uobičajenih mjera dizajna tiskane ploče protiv ometanja.

1. Dizajn kabela za napajanje
Ovisno o veličini struje tiskane ploče, pokušajte povećati širinu dalekovoda kako biste smanjili otpor petlje. Istovremeno, uskladite smjer dalekovoda i uzemljenja sa smjerom prijenosa podataka, što će poboljšati sposobnost suzbijanja šuma.

2. Dizajn uzemljene žice
Odvojite digitalno uzemljenje od analognog uzemljenja. Ako na tiskanoj ploči postoje i logički i linearni krugovi, trebali bi biti što je više moguće odvojeni. Uzemljenje niskofrekventnog kruga treba uzemljiti paralelno u jednoj točki koliko god je to moguće. Kada je stvarno ožičenje teško, može se djelomično spojiti serijski, a zatim uzemljiti paralelno. Visokofrekventni krug treba uzemljiti u više točaka 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 deblje. Ako se za uzemljenje koristi vrlo tanka žica, potencijal uzemljenja mijenja se sa strujom, što smanjuje otpor šumu. Stoga, uzemljenje treba biti deblje tako da može propustiti tri puta veću dopuštenu struju na tiskanoj ploči. Ako je moguće, uzemljenje treba biti veće od 2~3 mm.

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

3. Konfiguracija kondenzatora za razdvajanje
Jedna od konvencionalnih metoda dizajna tiskanih pločica je konfiguriranje odgovarajućih razdjelnih kondenzatora na svakom ključnom dijelu tiskane ploče.

Opći principi konfiguracije kondenzatora za razdvajanje su:

① Spojite elektrolitski kondenzator od 10 ~ 100 uF na ulaz napajanja. 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 tiskane ploče 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, kondenzator za razdvajanje treba biti izravno spojen između napajanja i uzemljenja čipa.

④Vod kondenzatora ne smije biti predug, posebno visokofrekventni bypass kondenzator ne smije imati vod.

4. Metode za uklanjanje elektromagnetskih smetnji u dizajnu PCB-a

①Smanjite broj petlji: Svaka petlja je ekvivalentna anteni, stoga moramo smanjiti broj petlji, površinu petlje i utjecaj antene na petlju. Osigurajte da signal ima samo jedan put petlje u bilo koje dvije točke, izbjegavajte umjetne 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 filtri 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; povećanje debljine PCB ploče i minimiziranje debljine mikrotrakaste linije može spriječiti prelijevanje elektromagnetske žice i također spriječiti zračenje.