Захист від перешкод є дуже важливою ланкою в сучасному проектуванні схем, яка безпосередньо відображає продуктивність та надійність усієї системи. Для інженерів друкованих плат захист від перешкод є ключовим і складним моментом, який кожен повинен опанувати.

Наявність перешкод на друкованій платі
У реальних дослідженнях було виявлено, що в проектуванні друкованих плат існують чотири основні перешкоди: шум джерела живлення, перешкоди лінії передачі, зв'язок та електромагнітні перешкоди (EMI).

1. Шум блоку живлення
У високочастотному колі шум джерела живлення має особливо очевидний вплив на високочастотний сигнал. Тому першою вимогою до джерела живлення є низький рівень шуму. Тут чисте заземлення так само важливе, як і чисте джерело живлення.

2. Лінія електропередачі
У друкованій платі можливі лише два типи ліній передачі: смугова лінія та лінія мікрохвильової печі. Найбільшою проблемою ліній передачі є відбиття. Відбиття спричиняє багато проблем. Наприклад, сигнал навантаження буде суперпозицією вихідного сигналу та сигналу луни, що ускладнить аналіз сигналу; відбиття спричинить втрати на відбиття (втрати на відбиття), що вплине на сигнал. Вплив такий же серйозний, як і вплив адитивних шумових перешкод.

3. Зчеплення
Сигнал перешкод, що генерується джерелом перешкод, спричиняє електромагнітні перешкоди для електронної системи керування через певний канал зв'язку. Метод зв'язку перешкод - це не що інше, як вплив на електронну систему керування через дроти, проміжки, загальні лінії тощо. Аналіз в основному включає такі типи: прямий зв'язок, зв'язок із загальним імпедансом, ємнісний зв'язок, електромагнітний індукційний зв'язок, радіаційний зв'язок тощо.

4. Електромагнітні перешкоди (EMI)
Електромагнітні перешкоди бувають двох типів: кондуктивні перешкоди та випромінювані перешкоди. Кондуктивні перешкоди стосуються зв'язку (перешкод) сигналів з однієї електричної мережі з іншою електричною мережею через провідне середовище. Випромінювані перешкоди стосуються зв'язку (перешкод) сигналу джерела перешкод з іншою електричною мережею через простір. У високошвидкісних друкованих платах та системних конструкціях високочастотні сигнальні лінії, контакти інтегральних схем, різні роз'єми тощо можуть стати джерелами випромінювання перешкод з характеристиками антени, які можуть випромінювати електромагнітні хвилі та впливати на інші системи або інші підсистеми в системі.

Заходи захисту друкованих плат та схем від перешкод
Заглушувальна конструкція друкованої плати тісно пов'язана з конкретною схемою. Далі ми лише надамо деякі пояснення щодо кількох поширених заходів заглушувального дизайну друкованих плат.

1. Конструкція шнура живлення
Відповідно до величини струму друкованої плати, спробуйте збільшити ширину лінії живлення, щоб зменшити опір петлі. Водночас, напрямок лінії живлення та лінії заземлення має узгоджуватися з напрямком передачі даних, що допоможе покращити здатність до шумозаглушення.

2. Конструкція заземлювального дроту
Розділіть цифрове заземлення від аналогового. Якщо на друкованій платі є як логічні, так і лінійні схеми, їх слід максимально розділити. Заземлення низькочастотного кола слід заземлити паралельно в одній точці якомога реже. Якщо фактичне підключення складне, його можна частково з'єднати послідовно, а потім заземлити паралельно. Високочастотне коло слід заземлити послідовно в кількох точках, заземлювальний провід має бути коротким і товстим, а навколо високочастотного компонента слід використовувати сітчасту фольгу великої площі.

Заземлювальний дріт має бути якомога товщим. Якщо для заземлювального дроту використовується дуже тонка лінія, потенціал заземлення змінюється залежно від струму, що зменшує опір перешкодам. Тому заземлювальний дріт слід зробити товщим, щоб він міг пропускати струм, що втричі перевищує допустимий струм на друкованій платі. Якщо можливо, заземлювальний дріт повинен бути перевищувати 2~3 мм.

Заземлювальний провід утворює замкнутий контур. Для друкованих плат, що складаються лише з цифрових схем, більшість їхніх заземлювальних ланцюгів розташовані в контурах для покращення стійкості до перешкод.

3. Конфігурація розв'язувального конденсатора
Один із традиційних методів проектування друкованих плат полягає у встановленні відповідних розділових конденсаторів на кожній ключовій частині друкованої плати.

Загальні принципи конфігурації розділових конденсаторів:

① Підключіть електролітичний конденсатор ємністю 10 ~ 100 мкФ до входу живлення. Якщо можливо, краще підключити ємність 100 мкФ або більше.

②В принципі, кожна інтегральна схема повинна бути оснащена керамічним конденсатором ємністю 0,01 пФ. Якщо зазору друкованої плати недостатньо, можна встановити конденсатор ємністю 1-10 пФ на кожні 4~8 мікросхем.

③Для пристроїв зі слабкою шумозаглушенням та великими змінами потужності у вимкненому стані, таких як пристрої оперативної та постійної пам'яті, розділовий конденсатор слід безпосередньо підключити між лінією живлення та лінією заземлення мікросхеми.

④Вивід конденсатора не повинен бути занадто довгим, особливо високочастотний байпасний конденсатор не повинен мати виводів.

4. Методи усунення електромагнітних перешкод при проектуванні друкованих плат

①Зменшення кількості петель: Кожна петля еквівалентна антені, тому нам потрібно мінімізувати кількість петель, площу петлі та вплив антени від петлі. Переконайтеся, що сигнал має лише один шлях петлі в будь-яких двох точках, уникайте штучних петель та намагайтеся використовувати рівень потужності.

②Фільтрація: Фільтрацію можна використовувати для зменшення електромагнітних перешкод як у лінії живлення, так і в сигнальній лінії. Існує три методи: розділові конденсатори, фільтри електромагнітних перешкод та магнітні компоненти.

③Щит.

④ Спробуйте зменшити швидкість високочастотних пристроїв.

⑤ Збільшення діелектричної проникності друкованої плати може запобігти випромінюванню назовні від високочастотних частин, таких як лінія передачі поблизу плати; збільшення товщини друкованої плати та мінімізація товщини мікросмужкової лінії може запобігти переповненню електромагнітного дроту, а також запобігти випромінюванню.