1. Peruntukan Am
Untuk mengelakkan masalah dengan elektrostatik dan bunyi bising, peraturan tertentu mesti dipatuhi semasa meletakkan papan litar bercetak. Titik paling kritikal ialah pin C, kerana ia disambungkan kepada bekalan kuasa 3.3 volt terbina dalam teras MK. Oleh itu, kapasitor penapis harus diletakkan sedekat mungkin dengan terminal.
Anda juga harus memberi perhatian kepada pendawaian litar kuasa dan tanah. Makanan dibekalkan oleh "bintang". Kami mengesyorkan meletakkan lapisan bumi pada bahagian pemasangan terus di bawah badan MK. Garisan Vcc dan Vss hendaklah hanya mempunyai satu titik sambungan ke seluruh litar untuk mengelakkan gangguan pada MK dan dari MK. Kapasitor penapis (DeCaps) hendaklah diletakkan sedekat mungkin dengan terminal yang sepadan. Jika ia dialih keluar terlalu jauh, ia berhenti melaksanakan fungsinya.
Apabila menggunakan resonator kuarza, ia harus terletak pada jarak minimum dari terminal Xn(A).
Jika boleh, adalah dinasihatkan untuk meletakkan kapasitor penapis pada bahagian pelekap MK.
2 Pendawaian bekalan kuasa
Bas Vcc dan Vss perlu dihalakan bukan dalam rangkaian siri, tetapi dalam "bintang". Untuk Vss, poligon tanah di bawah badan MK disyorkan, disambungkan pada satu titik ke seluruh litar.
Di bawah adalah dua contoh pendawaian bekalan kuasa yang buruk dan baik.
3 Output penapisan C
4 Litar kuasa penapisan
Kapasitor penapis (DeCaps) untuk litar kuasa mesti terletak di laluan arus kuasa, jika tidak, penggunaannya tidak masuk akal. Rajah berikut menerangkan pernyataan ini:
5 Lokasi resonator kuarza dan pendawaian litar isyarat
Kuarza harus terletak sedekat mungkin dengan MK. Oleh itu, kapasitor penjana akan terletak "di belakang" kuarza.
6 Dokumentasi tambahan
Tambahan lagi maklumat terperinci terkandung dalam Nota Aplikasi 16bit-EMC-Garis Panduan.
7 Senarai kesimpulan MK
Jadual menunjukkan kesimpulan MK yang penting kepada interaksi elektromagnet dan maklumat ringkas tentang hubungan mereka.
| Nama keluaran | Fungsi dilakukan |
| Vcc | |
| Vss | Bekalan kuasa utama untuk port I/O teras MK, bersebelahan input pengatur dalaman 3.3V, bersebelahan pengayun kristal |
| DENGAN | Kapasitor pelicin luaran untuk pengawal selia 3.3V terbina dalam yang digunakan untuk menggerakkan teras MK. Sila ambil perhatian bahawa pin ini adalah punca utama bunyi. |
| AVcc* | Bekalan kuasa ADC |
| AVss* | Bekalan kuasa ADC |
| AVRL* | |
| AVRH* | Input rujukan ADC |
| DVcc*, HVcc* | Bekalan kuasa untuk output PWM arus tinggi, tidak disambungkan ke Vcc, mesti disambungkan ke sumber tambahan pemakanan. |
| DVss*, HVss* | Bekalan kuasa untuk output PWM arus tinggi, dengan Vss tidak disambungkan, mesti disambungkan kepada sumber kuasa tambahan. |
| X0, X0A* | Input penjana. Jika tidak digunakan, sambungkan melalui perintang ke bekalan kuasa “+” atau pembumian (lihat DS). |
| X1, X1A* | Keluaran penjana. Kristal dan kapasitor hendaklah disambungkan di sepanjang laluan terpendek ke pin X1. Jika tidak digunakan, biarkan tidak bersambung. |
* - mungkin tidak terdapat dalam MK tertentu
Seperti yang dinyatakan di atas, litar adalah berbeza: bahagian digital; bahagian analog; bahagian kuasa; bahagian antara muka. Semua bahagian rantai ini mesti diruang jika boleh. Jika tidak, "keajaiban" mungkin berlaku. Jadi, sebagai contoh, jika peranti anda mempunyai Pad sentuh(kapasiti dilukis dengan substrat tembaga pada papan), dan di sebelahnya anda meletakkan penukar bekalan kuasa pensuisan, kemudian gangguan akan membawa kepada positif palsu. Contoh lain: meletakkan bahagian kuasa, seperti geganti, berhampiran bahagian digital atau analog boleh, dalam kes yang paling teruk, merosakkan dalaman mikropengawal, mewujudkan potensi lebih tinggi daripada 5 volt pada pin, dan memberikan positif palsu (dalam bahagian digital) atau bacaan yang salah (dalam bahagian analog), bagaimanapun, jika resolusi ADC tidak melebihi 10 bit, maka alasan tidak perlu dipisahkan, kerana kesannya biasanya minimum).
Dengan menjadikan tanah "berbeza", anda mengurangkan kesannya terhadap satu sama lain. Apa yang perlu diikuti semasa mengusahakan tanah?
Dengan memaksimumkan kawasan tanah PCB, induktansinya diminimumkan, yang seterusnya membawa kepada pengurangan sinaran. Selain itu, dengan meningkatkan kawasan, imuniti bunyi papan litar bercetak meningkat. Terdapat dua cara untuk meningkatkan kawasan: mengisi sepenuhnya papan atau menjadikannya dalam bentuk grid.
Pengisian penuh membolehkan anda mendapatkan impedans yang paling rendah - ini adalah sistem bumi "ideal" (mesh sedikit lebih teruk).
Walau bagaimanapun, pada papan kawasan yang besar, pengisian berterusan dengan poligon tanah boleh. Poligon hendaklah diletakkan pada kedua-dua belah papan sekata yang mungkin. Menggunakan grid, anda perlu mengawal langkahnya: .
Poligon pada papan berbilang lapisan mesti disambungkan di beberapa tempat; di bawah adalah "sangkar Faraday" dalam reka bentuk papan litar bercetak. Teknik ini digunakan pada frekuensi gigahertz.
Jika tanah dialihkan sebagai jejak mudah, maka disyorkan untuk mengarahkan talian kuasa pada bahagian bertentangan papan. Bila papan berbilang lapisan Talian tanah dan kuasa juga terletak pada lapisan yang berbeza.
Rintangan konduktor juga bergantung pada frekuensi (lihat. ). Semakin tinggi frekuensi, semakin tinggi rintangan jejak/tanah. Jadi, sebagai contoh, jika pada 100 Hz rintangan tanah ialah 574 μOhm, dan trek isyarat (lebar 1 mm, panjang 10 mm, ketebalan 35 μm) ialah 5.74 mOhm, maka pada frekuensi 1 Hz mereka akan mengambil nilai. daripada 11.6 mOhm dan 43 .7 Ohm. Seperti yang anda lihat, perbezaannya sangat besar. Di samping itu, papan itu sendiri mula mengeluarkan sinaran, terutamanya di kawasan di mana wayar disambungkan ke papan.
Kami melihat "tanah" dari sudut pandangan umum, tetapi dengan terperinci, kita perlu membincangkan perkara yang dipanggil "isyarat", di mana:
A) sambungan satu titik ialah topologi yang tidak diingini dari sudut pandangan hingar. Disebabkan sambungan bersiri Impedans tanah meningkat, membawa kepada masalah pada frekuensi tinggi. Julat yang boleh diterima untuk topologi ini adalah dari 1 Hz hingga 10 MHz, dengan syarat jejak tanah terpanjang tidak melebihi 1/20 daripada panjang gelombang.
B) sambungan berbilang titik mempunyai impedans yang jauh lebih rendah - disyorkan dalam litar digital dan pada frekuensi tinggi. Sambungan hendaklah sesingkat mungkin untuk meminimumkan rintangan. Dalam litar dengan frekuensi rendah topologi ini bukan pilihan terbaik. Jika papan mempunyai bahagian LF dan HF, maka HF hendaklah diletakkan lebih dekat dengan tanah, dan LF lebih dekat dengan talian kuasa.
C) sambungan hibrid - disyorkan untuk menggunakannya jika terdapat komponen yang berbeza pada satu papan litar bercetak: bahagian digital, analog atau kuasa. Mereka bekerja untuk frekuensi yang berbeza dan tidak boleh dicampur untuk ketepatan dan kestabilan peranti yang lebih tinggi.
Contoh pembahagian tanah:
Dalam kes kami (secara kasarnya) hanya terdapat satu bahagian - digital. Akan ada penyambung pada papan, tetapi arus yang melaluinya adalah tidak penting (pengaturcara, pin UART untuk Modul Wi-Fi) dan tidak boleh menjejaskan pengendalian peranti. Walaupun fakta bahawa kekerapan jam mikropengawal ialah 24 MHz, semua persisian yang disambungkan akan beroperasi pada frekuensi yang kurang daripada 10 MHz (dengan pengecualian modul Wi-Fi, yang mempunyai frekuensi 2.4 GHz). Dalam erti kata lain, peranti kami boleh menggunakan sambungan satu titik, tetapi juga berbilang titik sistem akan lakukan. Poligon juga disyorkan untuk diletakkan di bawah semua yang tidak memancarkan litar frekuensi tinggi(seperti mikropengawal kami, tetapi kami akan membincangkannya kemudian).
Apabila menggunakan isian penuh untuk tapak pelupusan, adalah berbaloi untuk mengeluarkan tembaga di bawah modul Wi-Fi - ini akan mengelakkan daripada melindungi sinarannya.
Semua bahagian kuprum terpencil (eng. kuprum mati) mesti dikeluarkan, kerana pada RF ia mula memancar dan mengganggu talian isyarat. Potensi di kawasan tersebut berbeza daripada tanah dan tidak diingini.
Sebagai tambahan kepada tanah/poligon, terdapat trek lain di papan - trek isyarat. Mereka boleh membawa isyarat jam (contohnya, talian SCK cip MAX7219) atau menghantar data (runut UART RX dan TX daripada modul Wi-Fi). Pendawaian mereka tidak kurang bertanggungjawab - anda perlu mengetahui beberapa peraturan. Pertama, untuk meminimumkan gangguan dari satu konduktor ke konduktor yang lain, jarak antara mereka harus dikekalkan.
Untuk isyarat jam, serta talian audio, video dan set semula, disyorkan untuk meninggalkan sekurang-kurangnya dua lebar jejak pada sisi. Dalam kes yang kritikal, mereka cuba mengelak daripada bersilang dengan trek di bahagian bertentangan papan.
Sudah tentu anda telah melihat papan litar bercetak pelbagai peranti - dan menyedari bahawa kebanyakannya tidak mempunyai sudut tepat.
Pada frekuensi tinggi mereka akan bertindak sebagai antena, jadi apabila membelok mereka menggunakan sudut 45 darjah.
Sebelum ini, papan litar bercetak dilukis dengan tangan, yang bermaksud sudut adalah sewenang-wenangnya (bukan 45 darjah sahaja). Dari sudut pandangan EMC, susun atur ini lebih baik, tetapi tidak menjadikan papan lebih mudah difahami. hidup masa ini semua sistem CAD moden kebanyakannya menyokong .
Antara lain, apabila membelok 90 darjah, yang bermaksud dalam litar berkuasa dengan arus tinggi, ini boleh menyebabkan terlalu panas dan keletihan bahagian. Dalam litar frekuensi rendah, penggunaan sambungan berbentuk T tidak dilarang, tetapi dalam litar frekuensi tinggi ini akan membawa kepada masalah.
Sebaliknya, anda harus mengelak sudut tajam- ini buruk dari sudut pandangan teknologi. Di tempat sedemikian, "genangan" reagen kimia terbentuk, dan semasa etsa, sebahagian daripada konduktor hanya akan terukir.
Antara lain, lebar konduktor mesti tetap, kerana apabila ia berubah, trek mula berkelakuan seperti antena. Melalui lubang tidak disyorkan untuk diletakkan pad kenalan atau berdekatan dengan elemen (tanpa memisahkannya dengan topeng pateri), kerana ini boleh menyebabkan aliran pateri dan, akibatnya, menyebabkan kecacatan semasa pemasangan. Adalah lebih baik untuk menutup vias dengan topeng pateri.
Elemen yang disambungkan ke tapak pelupusan mesti dipisahkan oleh penghalang haba, yang membantu mengelakkan pemanasan tapak yang tidak rata semasa pematerian.
Pengawal mikro
Kami telah melihat isu asas susun atur PCB, sudah tiba masanya untuk beralih kepada perkara tertentu, khususnya, pertimbangkan amalan terbaik untuk pendawaian kuasa dan talian bumi mikropengawal.
Kapasitor penyekat mesti diletakkan sedekat mungkin dengan terminal mikropengawal supaya ia terletak di sepanjang "laluan" arus. Jika tidak, tiada gunanya mereka.
Untuk pencetakan satu sisi, templat kelihatan seperti ini:
Dalam kes papan dua sisi, adalah mudah untuk meletakkan kapasitor di bawah mikropengawal, tetapi dengan kumpulan besar dan pemasangan automatik ini akan menyebabkan kesukaran teknikal. Biasanya mereka cuba meletakkan komponen pada satu sisi.
Resonator kuarza, sumber jam, juga harus terletak sedekat mungkin dengan kaki. Papan satu sisi:
Semua pelompat antara kaki cip SMD mesti terletak di luar kawasan pematerian:
Dan akhirnya, beberapa petua berguna.
- Minimumkan panjang tayar isyarat frekuensi tinggi
- Pisahkan kuasa dan bas darat antara bahagian analog dan digital litar
- Jangan pecahkan poligon bumi dengan konduktor frekuensi tinggi
Definisi:
Keserasian elektromagnet (EMC): keupayaan, semasa operasi, untuk tidak membuat sumbangan yang berlebihan kepada alam sekitar melalui sinaran elektromagnet. Apabila syarat ini dipenuhi, semua komponen elektronik berfungsi dengan betul.
Gangguan elektromagnet (EMI): tenaga elektromagnet, dipancarkan oleh satu peranti, yang boleh menyebabkan masalah ciri kualiti peranti lain.
Kekebalan elektromagnet, EMPU (Kekebalan elektromagnetik, atau kerentanan, EMS): toleransi (rintangan) kepada kesan tenaga elektromagnet.
Reka bentuk dengan mengambil kira EMC: 4 peraturan utama
Masalah dengan peraturan: lebih banyak peraturan yang anda ada, lebih sukar untuk mematuhi semuanya. Keutamaan pelaksanaannya berbeza.
Katakan, apabila mencipta papan litar bercetak berbilang lapisan, anda perlu menghalakan isyarat frekuensi tinggi daripada komponen analog kepada yang digital. Sememangnya, anda ingin meminimumkan kemungkinan masalah keserasian elektromagnet (EMC). Selepas mencari di Internet, anda mendapati tiga pengesyoran yang nampaknya berkaitan dengan situasi anda:
Visi anda tentang tiga pilihan pendawaian yang mungkin ditunjukkan dalam Rajah 1.
Dalam kes pertama, laluan dihalakan terus antara dua komponen, dan poligon tanah kekal berterusan. Dalam kes kedua, jurang terbentuk dalam poligon, dan trek melepasi jurang ini. Dalam kes ketiga, laluan diletakkan di sepanjang jurang dalam poligon.
Dalam setiap tiga kes ini, salah satu daripada peraturan di atas dilanggar. Adakah kes alternatif ini sama baiknya kerana ia memenuhi dua daripada tiga peraturan? Adakah mereka semua jahat kerana mereka masing-masing melanggar sekurang-kurangnya satu peraturan?
Ini adalah persoalan yang dihadapi oleh penternak. papan litar bercetak setiap hari. Pilihan strategi penghalaan yang betul atau salah boleh membawa kepada keputusan di mana lembaga sama ada memenuhi semua keperluan EMC atau mempunyai masalah dengan kerentanan kepada isyarat luaran. Dalam kes ini pilihan harus jelas, tetapi kami akan kembali kepada perkara itu kemudian
Masalah dikurangkan selepas cadangan diutamakan. Garis panduan reka bentuk hanya berguna jika ia difahami dengan baik dan jika ia membentuk sebahagian daripada strategi yang lengkap. Setelah pereka bentuk belajar untuk mengutamakan garis panduan dan memahami cara garis panduan tersebut harus digunakan, mereka boleh mereka bentuk PCB yang baik dengan mahir.
Berikut adalah empat peraturan EMC utama berdasarkan ciri-ciri umum produk elektronik. Dalam banyak kes, pereka PCB sengaja melanggar salah satu peraturan ini dalam usaha untuk memenuhi yang lebih penting.
Peraturan 1: Minimumkan Laluan Semasa Isyarat
Peraturan mudah ini terdapat dalam hampir setiap senarai cadangan EMC, tetapi selalunya ia sama ada diabaikan atau diperkecilkan untuk memihak kepada pengesyoran lain.
Selalunya pereka PCB tidak memikirkan ke mana arus isyarat mengalir dan lebih suka memikirkan isyarat dari segi voltan, tetapi harus memikirkan dari segi arus.
Terdapat dua aksiom yang perlu diketahui oleh setiap pereka PCB:
- arus isyarat sentiasa kembali ke sumbernya, i.e. laluan semasa ialah gelung
- arus isyarat sentiasa menggunakan laluan dengan galangan minimum
Pada frekuensi beberapa megahertz dan ke atas, laluan arus isyarat agak mudah untuk ditentukan kerana laluan dengan impedans minimum adalah, secara amnya, laluan dengan kearuhan minimum. Dalam Rajah. Rajah 2 menunjukkan dua komponen pada papan litar bercetak. Isyarat 50 MHz bergerak di sepanjang konduktor di atas tapak ujian dari komponen A ke komponen B.
Kita tahu bahawa magnitud isyarat yang sama mesti merambat kembali dari komponen B ke komponen A. Mari kita andaikan bahawa arus ini (mari kita panggil ia kembali) mengalir dari terminal komponen B, GND yang ditetapkan, ke terminal komponen A, juga ditetapkan GND .
Memandangkan integriti poligon dipastikan, dan terminal, yang ditetapkan sebagai GND, kedua-dua komponen terletak berdekatan antara satu sama lain, ini membawa kepada kesimpulan bahawa arus akan mengambil laluan terpendek di antara mereka (laluan 1). Walau bagaimanapun, ini tidak betul. Arus frekuensi tinggi memilih laluan kearuhan paling sedikit (atau laluan dengan kawasan gelung minimum, laluan pusingan terkecil). Kebanyakan arus pulangan isyarat mengalir melalui poligon sepanjang jalan sempit terus di bawah laluan isyarat (laluan 2).
Jika poligon dibuat atas sebab tertentu dengan potongan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, maka potongan 1 akan mempunyai sedikit kesan ke atas integriti isyarat dan pelepasan. Satu lagi potongan 2 boleh membawa kepada masalah yang ketara; ia bercanggah dengan cadangan 2. Kawasan gelung meningkat dengan ketara; arus songsang sangat kuat sehingga mengalir di sepanjang sempadan ketakselanjaran.
hidup frekuensi rendah(biasanya kHz dan ke bawah), laluan impedans terendah cenderung kepada laluan dengan frekuensi isyarat terendah. Untuk PCB dengan poligon arus balik pepejal, rintangan poligon cenderung untuk menghilangkan arus supaya arus yang mengalir di antara dua titik yang jauh boleh diagihkan ke kawasan papan yang lebih besar, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4.
Pada papan isyarat bercampur dengan analog frekuensi rendah dan komponen digital, ini mungkin menimbulkan masalah. Rajah 5 menggambarkan bagaimana pecahan yang diletakkan dengan baik di tapak pelupusan tanah boleh membetulkan keadaan dengan menangkap arus balik frekuensi rendah yang mengalir melalui tapak pelupusan di kawasan yang ditetapkan.
Peraturan 2. Jangan bahagikan poligon isyarat pulangan
Ini betul. Kami baru sahaja menunjukkan kepada anda contoh yang sangat baik dalam situasi di mana membuat rehat dalam poligon semasa isyarat pulangan adalah keputusan yang tepat. Walau bagaimanapun, sebagai jurutera EMC biasa, kami menasihatkan anda untuk tidak melakukan ini. kenapa? Kerana banyak perkembangan yang kami temui oleh orang yang memahami dengan baik adalah hasil daripada melanggar Peraturan 1 secara tidak sengaja dan mewujudkan jurang dalam poligon pulangan. Lebih-lebih lagi, rehat sering tidak berkesan dan tidak perlu.
Satu pandangan ialah arus isyarat pulangan analog hendaklah sentiasa diasingkan daripada arus isyarat pulangan digital. Idea ini tercetus apabila litar analog dan digital beroperasi pada frekuensi kilohertz. Sebagai contoh, papan yang digunakan untuk audio digital sering mengalami masalah hingar disebabkan oleh pengaruh arus isyarat digital frekuensi rendah yang bergerak di bawah kawasan papan tempat penguat analog sensitif berada. Beberapa ketika dahulu, pereka audio cuba mengelakkan masalah ini dengan mengasingkan poligon arus balik untuk mengawal laluan pemulangan dan mengalih keluar litar arus analog daripada yang digital.
Pelajar kami diminta untuk menyelesaikan masalah reka bentuk yang memerlukan perlindungan komponen analog sensitif (biasanya penguat audio atau pengayun berkunci fasa) daripada bahagian digital litar dengan mengasingkan poligon arus isyarat pulangan sedemikian rupa sehingga arus LF diasingkan dan arus HF tidak dijana. gangguan Ia biasanya tidak jelas bagaimana ini boleh dicapai, dan selalunya pecah dalam poligon mencipta lebih banyak masalah daripada menyelesaikannya.
Situasi yang sama timbul apabila pendawaian tayar peralatan elektronik kereta atau penerbangan. Dalam peralatan sedemikian, arus balik litar digital selalunya diasingkan daripada kepungan am untuk melindungi litar digital daripada kerosakan oleh arus LF besar yang mungkin mengalir melalui struktur logam kenderaan. Penapisan gangguan elektromagnet dan perlindungan sementara biasanya memerlukan sambungan ke casis manakala isyarat mesti dihantar relatif kepada bas isyarat pulang digital.
Apabila litar casis dan poligon arus pulangan digital berkongsi bas yang sama, ia kelihatan sebagai poligon tunggal dengan ketakselanjaran. Ini kadangkala menimbulkan kekeliruan tentang asas mana sesuatu harus disambungkan. komponen berasingan. Dalam keadaan ini, biasanya idea yang baik untuk menjalankan bas casis dan pulangan digital pada bas yang berasingan. Poligon isyarat pemulangan digital mestilah pepejal dan menempati kawasan di bawah semua komponen, jejak dan penyambung digital. Sambungan ke casis harus dihadkan kepada kawasan papan berhampiran penyambung.
Tidak dinafikan, terdapat situasi di mana rehat yang diletakkan dengan baik dalam poligon arus pulangan diperlukan. Walau bagaimanapun, kaedah yang paling boleh dipercayai ialah satu poligon berterusan untuk semua arus isyarat pulangan. Dalam kes di mana isyarat frekuensi rendah tunggal terdedah kepada gangguan (mampu bercampur dengan isyarat lain pada papan), penghalaan digunakan pada lapisan berasingan untuk mengembalikan arus ini kepada sumber. Secara umum, jangan sekali-kali menggunakan pemisahan atau pemotongan dalam poligon arus isyarat pulangan. Jika anda masih yakin bahawa potongan dalam poligon diperlukan untuk menyelesaikan masalah pengasingan frekuensi rendah, rujuk pakar. Jangan bergantung pada pengesyoran atau aplikasi reka bentuk, atau cuba laksanakan reka bentuk yang telah berfungsi untuk orang lain dalam reka bentuk yang serupa.
Sekarang kita sudah biasa dengan dua peraturan utama EMC, kita bersedia untuk menyemak semula masalah dalam Rajah. 1. Manakah antara alternatif yang terbaik? Yang pertama adalah satu-satunya yang tidak bercanggah dengan peraturan. Jika atas sebab tertentu (di luar keinginan reka bentuk), jurang dalam poligon tanah diperlukan, maka pilihan pendawaian ketiga lebih boleh diterima. Mengesan sepanjang ketakselanjaran meminimumkan kawasan gelung arus isyarat.
Peraturan 3: Jangan letakkan litar berkelajuan tinggi antara penyambung
Ini adalah antara yang paling banyak masalah biasa antara reka bentuk papan yang telah kami semak dan dinilai dalam makmal kami. DALAM papan ringkas, yang sepatutnya tidak mengalami sebarang kegagalan di bawah semua keperluan EMC tanpa sebarang kos atau usaha tambahan, perisai dan penapisan yang baik telah dinafikan kerana peraturan mudah ini telah dilanggar.
Mengapa peletakan penyambung begitu penting? Pada frekuensi di bawah beberapa ratus megahertz, panjang gelombang adalah mengikut urutan satu meter atau lebih. Konduktor pada papan - kemungkinan antena - mempunyai panjang elektrik yang agak pendek dan oleh itu berfungsi dengan tidak cekap. Walau bagaimanapun, kabel atau peranti lain yang disambungkan ke papan boleh menjadi antena yang agak berkesan.
Arus isyarat yang mengalir melalui konduktor dan kembali melalui poligon pepejal menghasilkan penurunan voltan kecil antara mana-mana dua titik poligon. Voltan ini adalah berkadar dengan arus yang mengalir melalui poligon. Apabila semua penyambung diletakkan pada satu tepi papan, penurunan voltan boleh diabaikan.
Walau bagaimanapun, elemen litar berkelajuan tinggi yang diletakkan di antara penyambung dengan mudah boleh mencipta perbezaan potensi antara penyambung beberapa milivolt atau lebih. Voltan ini boleh mendorong arus pengujaan ke dalam kabel yang disambungkan, meningkatkan pelepasannya.
Lembaga yang melakukan segala-galanya keperluan teknikal Apabila penyambung terletak di satu tepi, ia boleh menjadi mimpi ngeri jurutera EMC jika sekurang-kurangnya satu penyambung dengan kabel yang dipasang terletak di bahagian bertentangan papan. Produk yang menunjukkan jenis masalah ini (kabel yang membawa voltan teraruh melalui keseluruhan poligon) amat sukar untuk dipulihkan kepada normal. Selalunya ini memerlukan perisai yang cukup baik. Dalam kebanyakan kes, perisai ini tidak diperlukan sama sekali jika penyambung terletak pada satu sisi atau di sudut papan.
Peraturan 4. Masa peralihan isyarat kawalan
Papan berjalan kekerapan jam 100 MHz tidak sepatutnya memenuhi keperluan apabila beroperasi pada 2 GHz. Isyarat digital yang berbentuk baik akan mempunyai banyak kuasa dalam harmonik yang lebih rendah dan tidak banyak kuasa dalam yang lebih tinggi. Dengan mengawal masa peralihan isyarat, adalah mungkin untuk mengawal kuasa isyarat pada harmonik yang lebih tinggi, yang lebih baik untuk EMC. Masa sementara yang terlalu lama boleh membawa kepada masalah integriti isyarat dan masalah haba. Semasa proses pembangunan dan reka bentuk, kompromi mesti dibuat antara syarat-syarat perlu yang bersaing ini. Masa peralihan sama dengan lebih kurang 20% daripada tempoh isyarat, menghasilkan bentuk gelombang yang boleh diterima, mengurangkan masalah yang timbul daripada crosstalk dan radiasi. Bergantung pada aplikasi, masa peralihan mungkin lebih atau kurang daripada 20% daripada tempoh isyarat; walau bagaimanapun, masa ini sepatutnya tidak boleh dikawal.
Terdapat tiga cara utama untuk menukar tepi isyarat digital:
- penggunaan cip digital siri, kelajuannya bertepatan dengan kelajuan yang diperlukan,
- meletakkan perintang atau induktor pada ferit secara bersiri dengan isyarat keluaran, dan
- meletakkan kapasitor selari dengan isyarat keluaran
Kaedah pertama selalunya paling mudah dan paling berkesan. Menggunakan perintang atau ferit memberikan pereka bentuk kawalan sementara yang lebih besar dan kurang kesan ke atas perubahan yang berlaku dalam keluarga logik dari semasa ke semasa. Kelebihan menggunakan kapasitor kawalan ialah ia boleh dikeluarkan dengan mudah apabila tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa kapasitor meningkatkan arus sumber isyarat RF.
Ambil perhatian bahawa cuba menapis isyarat wayar tunggal dalam laluan arus balik adalah idea yang tidak baik. Sebagai contoh, jangan sekali-kali halakan surih frekuensi rendah merentasi celah dalam poligon kembali dalam percubaan untuk menapis hingar frekuensi tinggi. Selepas melihat dua peraturan pertama, ini sepatutnya jelas. Walau bagaimanapun, papan yang menggunakan strategi yang salah ini kadangkala dikenal pasti di makmal kami.
Secara umumnya, semasa proses reka bentuk dan susun atur papan, keutamaan perlu ditetapkan untuk mematuhi peraturan EMC. Peraturan ini tidak boleh dikompromi dalam percubaan untuk mengikuti cadangan EMC yang lain. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa cadangan tambahan yang patut dipertimbangkan. Sebagai contoh, adalah penting untuk menyediakan pemisahan bas kuasa yang mencukupi, memastikan jejak I/O pendek dan menyediakan penapisan untuk isyarat output.
Ia juga merupakan idea yang baik untuk memilih peranti aktif anda dengan berhati-hati. Tidak semua komponen semikonduktor serasi pin adalah setara dari segi bunyi. Dua peranti dengan parameter teknikal yang sama, tetapi dibuat oleh pengeluar yang berbeza, boleh berbeza dengan ketara dalam bunyi yang dihasilkan pada pin input dan output, serta pada pin kuasa. Ini benar terutamanya untuk cip dengan darjat tinggi integrasi seperti mikropemproses dan pengkhususan besar litar bersepadu(ASIC). Adalah idea yang baik untuk menilai komponen daripada vendor yang berbeza apabila boleh.
Akhir sekali, lihat sekali lagi reka bentuk anda. Walaupun anda seorang pereka PCB yang berpengalaman dan pakar EMC, adalah baik untuk mempunyai seseorang yang berpengetahuan tentang analisis EMC dan biasa dengan reka bentuk PCB. Biarkan dia memeriksa reka bentuk anda secara kritis.
Nasihat siapa yang boleh anda percayai? Percayai sesiapa sahaja yang pengesyorannya jelas membantu anda memenuhi empat peraturan utama. Sedikit penjagaan tambahan semasa reka bentuk boleh menjimatkan banyak masa, wang dan usaha yang akan dibazirkan untuk mendapatkan produk yang sukar dikawal untuk berfungsi dengan betul.
Terjemahan artikel:
Dr. Todd Hubing, Dr. Tom Van Doren
Mereka bentuk untuk EMC: 4 GARIS PANDUAN TOP
Reka Bentuk & Pembuatan Litar Bercetak, Jun 2003
Dr. Todd Hubing, Profesor Emeritus Kejuruteraan Elektrik dan Teknologi komputer, dua kali menganugerahkan hadiah “ Penerbitan Terbaik Simposium” Simposium Antarabangsa Institut Jurutera Elektrik dan Elektronik.
Dr. Tom Van Doren, profesor kejuruteraan elektrik dan komputer di Makmal Keserasian Elektromagnet di Universiti Missouri-Rolla.
Rahsia kecil papan penghalaan dengan penguat operasi dan instrumentasi
- Internet Perkara,
- bunyi,
- Elektronik untuk Pemula
- Tutorial
Apabila mereka bentuk papan
Tidak ada yang begitu murah
Dan tidak dihargai sebegitu tinggi
Bagaimana untuk mengesan dengan betul.
Pada zaman Internet of things dan ketersediaan papan litar bercetak, dan bukan sahaja menggunakan teknologi LUT, reka bentuk mereka sering dilakukan oleh orang yang keseluruhan aktivitinya berkaitan dengan teknologi digital.
Walaupun semasa menghalakan papan digital ringkas, terdapat peraturan yang tidak dinyatakan yang sentiasa saya ikuti dalam projek saya, dan dalam hal membangunkan peranti pengukur dengan bahagian digital-ke-analog litar, ini hanya perlu.
Dalam artikel ini, saya ingin mengarahkan pereka baru kepada beberapa teknik asas yang harus diikuti untuk mendapatkan litar pengendalian yang stabil dan mengurangkan ralat pengukuran atau meminimumkan pekali herotan laluan audio. Untuk kejelasan, maklumat disampaikan dalam bentuk dua contoh.
Contoh nombor dua. Mengesan litar op-amp mudah
nasi. 1. Litar penguat op-amp
nasi. 2. Dua pilihan untuk mengesan papan penguat ke op-amp
Topik kecil di luar topik, tidak berkaitan langsung dengan topik artikel hari ini
Saya amat menasihati anda untuk menggunakan teknik yang sama apabila membekalkan kuasa kepada jenis litar mikro yang lain, terutamanya ADC, DAC dan banyak pin kuasa mikropengawal. Jika anda menggunakan modul mikropengawal analog terbina dalam - ADC, DAC, pembanding, sumber voltan rujukan, jangan malas untuk melihat lembaran data dan melihat kapasitor penyekat mana, dalam kuantiti berapa, dan di mana harus dipasang. Litar penyahgandingan dalam bentuk penapis atau sekurang-kurangnya rintangan antara bekalan kuasa digital utama mikropengawal dan analog tidak akan menyakitkan. Adalah lebih baik untuk meletakkan tanah analog sebagai poligon atau lapisan skrin yang berasingan, dan menyambungkannya ke tanah utama pada satu titik, dalam beberapa kes ia berguna melalui penapis
Elemen litar maklum balas harus diletakkan sedekat mungkin dengan input bukan penyongsangan, yang meminimumkan kemungkinan gangguan dengan litar input galangan tinggi.
Mari kita beralih kepada sesuatu yang lebih serius dan kes yang menarik dari kawasan pengukuran, di mana pengesanan boleh menjadi sangat penting.
Contoh nombor satu. Mengesan monitor penggunaan semasa pada penguat instrumentasi
nasi. 3. Litar monitor semasa menggunakan op-amp instrumentasi
Rajah menunjukkan gambar rajah meter penggunaan semasa. Elemen pengukur ialah rintangan shunt yang termasuk dalam litar kuasa. Beban di mana arus diukur ialah R memuatkan. Voltan yang diukur dikeluarkan dari rintangan R shunt dan ditapis menggunakan litar simetri pada elemen R1, R2, C1-C3. Cip U2 berfungsi untuk membekalkan voltan rujukan. R4, C5 - penapis keluaran.
Apabila mengesan, sudah tentu, anda mesti mengikuti semua cadangan yang diberikan di atas.
nasi. 4. Dua pilihan untuk menghala papan penguat pada op-amp instrumentasi
Mari kita lihat kelemahan yang terdapat pada rajah kiri:
- Memandangkan kita mempunyai input pembezaan, adalah perlu untuk menjadikan dua laluan isyaratnya sebagai simetri yang mungkin. Konduktor garis isyarat mestilah sama panjang dan terletak berdekatan antara satu sama lain. Sebaik-baiknya pada jarak yang sama antara satu sama lain;
- IC pengikut rujukan mesti terletak sedekat mungkin dengan input voltan rujukan penguat instrumentasi.
Jangan simpan pistol yang dimuatkan di dinding. Suatu hari ia pasti akan merakam dan memilih saat yang paling menyusahkan untuk ini.
Dalam bahagian ini kita melihat bagaimana untuk mengelakkan herotan isyarat digital dikaitkan dengan penghantarannya melalui konduktor pada papan litar bercetak. Walaupun ini adalah tugas utama untuk jurutera litar, pereka PCB juga sering dipersalahkan atas masalah dengan penghantaran isyarat pada papan, serta crosstalk dan crosstalk yang berlaku pada papan.
Mengapa isyarat diherotkan semasa penghantaran?
Pertama sekali, herotan adalah ciri isyarat frekuensi tinggi, dengan frekuensi 1 GHz atau lebih. Ini disebabkan oleh kesan resonans dan pantulan pada segmen wayar individu, vias, kipas-out pada papan dan pada input penerima. Walau bagaimanapun, masalahnya ialah isyarat dengan frekuensi sehingga 500 MHz, tipikal untuk standard litar digital, seperti yang akan kita lihat kemudian, selalunya boleh diherotkan dengan ketara, yang bermaksud ia juga boleh diklasifikasikan sebagai frekuensi tinggi.
Apakah idea penghantaran tanpa herotan?
Prinsip penghantaran isyarat tanpa herotan ialah konduktor dibuat sebagai talian penghantaran (atau "garisan panjang") dengan impedans ciri (gelombang) tertentu, i.e. impedans Z 0, sama sepanjang keseluruhan panjang dari sumber ke penerima isyarat, yang memastikan kehomogenan talian. Keperluan kedua ialah ketekalan talian dengan sumber dan penerima isyarat. Tidak seperti konduktor konvensional, talian penghantaran sedemikian tidak membawa kepada resonans, herotan dan pantulan semasa penghantaran isyarat, tidak kira berapa lama ia. Talian penghantaran boleh dilaksanakan dengan mudah pada papan litar bercetak dengan menggunakan bahan dengan parameter yang diketahui dan memastikan dimensi yang diperlukan bagi elemen corak bercetak. Terdapat padanan talian bersiri dan selari, dan perlu menggunakan perintang sepadan tertentu pada output sumber dan/atau input penerima isyarat. Talian penghantaran yang terbentuk pada papan, sudah tentu, boleh dilanjutkan di luar papan menggunakan penyambung dan kabel dengan impedans ciri terkawal Z 0 .
Untuk isyarat manakah herotan menjadi ketara?
Dengan membandingkan panjang konduktor pada papan dengan panjang gelombang yang dimiliki oleh komponen frekuensi tertinggi isyarat yang dihantar(apabila diedarkan, sebagai contoh, dalam bahan FR4), panjang elektrik yang dipanggil konduktor boleh ditentukan. Panjang elektrik boleh dinyatakan dalam pecahan panjang gelombang minimum atau dalam pecahan nilai songsangnya - tempoh hadapan. Jika konduktor mempunyai panjang elektrik yang terlalu besar, maka untuk mengelakkan herotan isyarat yang berlebihan, konduktor ini mesti dikonfigurasikan sebagai talian penghantaran. Ambil perhatian bahawa apabila menghantar isyarat frekuensi tinggi, talian penghantaran harus digunakan bukan sahaja untuk mengurangkan herotan, tetapi juga untuk mengurangkan tahap radiasi elektromagnetik(AMY).
Peraturan "separuh tempoh hadapan"
Peraturan kasar ialah konduktor adalah "panjang secara elektrik" (apa yang dipanggil dalam kejuruteraan elektrik "Barisan yang panjang"), jika masa yang diambil untuk hadapan isyarat melepasi dari sumber ke penerima paling jauh melebihi separuh masa hadapan isyarat. Dalam kes ini, pantulan dalam garisan boleh memesongkan bahagian hadapan isyarat dengan ketara. Mari kita anggap bahawa peranti itu mengandungi cip dengan masa naik 2 ns (contohnya, mengikut dokumentasi untuk siri FastTTL). Pemalar dielektrik bahan PCB (FR4) pada frekuensi tinggi adalah hampir 4.0, yang memberikan kelajuan hadapan kira-kira 50% daripada kelajuan cahaya, atau 1.5.10 8 m/s. Ini sepadan dengan masa perambatan hadapan 6.7 ps/mm. Dengan kelajuan ini, bahagian hadapan akan bergerak kira-kira 300 mm dalam 2 ns. Daripada ini kita boleh membuat kesimpulan bahawa untuk isyarat yang serupa"talian penghantaran" hanya boleh digunakan jika panjang konduktor melebihi separuh daripada jarak ini - iaitu 150 mm.
Malangnya, ini adalah jawapan yang salah. Peraturan "separuh masa naik" terlalu mudah dan boleh membawa kepada masalah jika kekurangannya tidak diambil kira.
Masalah dengan pendekatan yang dipermudahkan
Data mengenai masa meningkat yang diberikan dalam dokumentasi untuk litar mikro mencerminkan nilai maksimum, dan selalunya masa sebenar pensuisan adalah kurang ketara (katakan, ia boleh menjadi 3-4 kali kurang daripada yang "maksimum", dan sukar untuk menjamin bahawa ia tidak akan berubah dari satu kumpulan ke satu kumpulan cip). Selain itu, komponen kapasitif yang tidak dapat dielakkan bagi beban (daripada input IC bersambung talian) mengurangkan kelajuan perambatan isyarat berbanding dengan kelajuan reka bentuk yang boleh dicapai pada papan litar kosong. Oleh itu, untuk mencapai integriti isyarat dihantar yang mencukupi, talian penghantaran harus digunakan dengan konduktor yang lebih pendek daripada peraturan yang diterangkan sebelum ini. Ia boleh ditunjukkan bahawa untuk isyarat dengan masa kenaikan (mengikut dokumentasi) 2 ns, adalah dinasihatkan untuk menggunakan talian penghantaran untuk konduktor yang panjangnya melebihi hanya 30 mm (dan kadang-kadang kurang)! Ini terutama digunakan pada isyarat yang membawa fungsi penyegerakan atau gating. Tepatnya isyarat ini yang dicirikan oleh masalah yang berkaitan dengan "positif palsu," "pengiraan semula," "rakaman data yang salah," dan lain-lain.
Bagaimana untuk mereka bentuk talian penghantaran?
Terdapat banyak penerbitan yang dikhaskan untuk jenis talian penghantaran yang boleh ada, cara mereka bentuknya pada papan litar bercetak, dan cara menyemak parameternya. Khususnya, piawaian IEC 1188-1-2: 1988 menyediakan panduan terperinci dalam hal ini. Terdapat juga banyak produk perisian yang tersedia yang membolehkan anda memilih reka bentuk talian penghantaran dan struktur PCB. Kebanyakan sistem reka bentuk PCB moden datang dengan program terbina dalam yang membolehkan pereka bentuk mereka bentuk talian penghantaran dengan parameter tertentu. Contohnya termasuk program seperti AppCAD, CITS25, TXLine. Paling keupayaan penuh menyediakan produk perisian daripada Alat Kutub.
Contoh talian penghantaran
Sebagai contoh, pertimbangkan yang paling banyak jenis mudah talian penghantaran.
Bagaimana untuk mereka bentuk talian penghantaran dengan cara yang terbaik?
Isyarat kelajuan tertinggi (atau paling kritikal) hendaklah dalam lapisan bersebelahan dengan satah tanah (GND), sebaik-baiknya isyarat yang dipasangkan dengan satah kuasa penyahgandingan. Isyarat yang kurang kritikal boleh digunakan pada pelan kuasa jika pelan dipisahkan dengan secukupnya dan tidak begitu bising. Setiap pelan kuasa sedemikian mesti dikaitkan dengan cip dari mana atau dari mana ia menerima isyarat ini. Kekebalan hingar dan EMC terbaik disediakan oleh garis jalur yang dilukis di antara dua pelan GND, yang setiap satunya dipasangkan dengan pelan kuasa sendiri untuk penyahgandingan.
Talian penghantaran mestilah tidak mempunyai lubang, pecah atau belah dalam mana-mana pelan rujukan yang dilukis, kerana ini akan membawa kepada perubahan ketara dalam Z 0 . Lebih-lebih lagi, garisan jalur hendaklah sejauh mungkin dari sebarang pecahan dalam pelan atau dari tepi pelan rujukan, Dan jarak yang diberi tidak boleh kurang daripada sepuluh kali lebar konduktor. Talian penghantaran bersebelahan mesti dipisahkan oleh sekurang-kurangnya tiga lebar konduktor untuk menghapuskan crosstalk. Isyarat yang sangat kritikal atau "agresif" (seperti komunikasi dengan antena radio) boleh mendapat manfaat daripada EMC dengan menggunakan garis simetri dengan dua baris vias jarak rapat, seolah-olah menghalangnya daripada konduktor lain dan mencipta struktur sepaksi dalam papan litar bercetak . Walau bagaimanapun, untuk struktur tersebut, Z 0 dikira menggunakan formula yang berbeza.
Bagaimanakah anda boleh mengurangkan kos sesuatu projek?
Jenis talian penghantaran yang diterangkan di atas hampir selalu memerlukan penggunaan papan berbilang lapisan, dan oleh itu mungkin tidak boleh digunakan untuk penciptaan produk rendah yang dihasilkan secara besar-besaran. kategori harga(walaupun dengan jumlah yang besar PCB 4-lapisan hanya 20-30% lebih mahal daripada yang bermuka dua). Walau bagaimanapun, untuk projek kos rendah, jenis talian seperti seimbang (seragam) atau coplanar juga digunakan, yang boleh dibina pada papan satu lapisan. Perlu diingat bahawa jenis talian penghantaran satu lapisan menduduki beberapa kali lebih banyak kawasan pada papan daripada jalur mikro dan jalur jalur. Selain itu, sambil menjimatkan kos papan litar bercetak, anda akan terpaksa membayar lebih untuk pelindung peranti tambahan dan penapisan hingar. Peraturan umum ialah menyelesaikan masalah EMC pada tahap pembungkusan kos 10-100 kali lebih banyak daripada menyelesaikan masalah yang sama di peringkat PCB.
Oleh itu, apabila mengurangkan belanjawan reka bentuk anda dengan mengurangkan bilangan lapisan PCB, bersedialah untuk menghabiskan masa dan wang tambahan untuk berbilang lelaran pesanan papan sampel untuk memastikan tahap integriti isyarat dan EMC yang diperlukan.
Bagaimana untuk mengurangkan kesan negatif perubahan lapisan?
Mengikut peraturan pendawaian standard, terdapat sekurang-kurangnya satu kapasitor decoupling berhampiran setiap cip, jadi kita boleh menukar lapisan berhampiran cip. Walau bagaimanapun, jumlah panjang segmen yang tidak terletak dalam lapisan "jalur" mesti diambil kira. Peraturan kasar ialah jumlah panjang elektrik bagi segmen ini tidak boleh melebihi satu perlapan daripada masa kenaikan. Jika perubahan terlalu besar dalam Z 0 mungkin berlaku pada mana-mana segmen ini (contohnya, apabila menggunakan soket ZIF atau jenis soket lain untuk litar mikro), adalah lebih baik untuk berusaha untuk meminimumkan panjang ini kepada satu persepuluh daripada masa kenaikan. Gunakan peraturan ini untuk menentukan jumlah panjang maksimum yang dibenarkan bagi segmen tidak piawai dan cuba meminimumkannya dalam had ini sebanyak mungkin.
Berdasarkan ini, untuk isyarat dengan masa kenaikan (mengikut dokumentasi) 2 ns, kita mesti menukar lapisan tidak lebih daripada 10 mm dari pusat litar mikro atau dari tengah perintang yang sepadan. Peraturan ini dibangunkan dengan mengambil kira margin 4 kali ganda untuk fakta bahawa masa penukaran sebenar mungkin kurang ketara daripada maksimum mengikut dokumentasi. Pada jarak yang lebih kurang sama (tidak lebih) dari tempat lapisan diubah, sekurang-kurangnya satu kapasitor penyahgandingan yang menghubungkan tanah dan pelan kuasa yang sepadan. Jarak sekecil itu sukar dicapai apabila menggunakan cip besar, jadi susun atur litar berkelajuan tinggi moden memerlukan kompromi. Walau bagaimanapun, peraturan ini membenarkan fakta bahawa litar mikro bersaiz kecil lebih disukai dalam litar berkelajuan tinggi, dan menerangkan fakta perkembangan pesat teknologi BGA dan cip flip, yang meminimumkan laluan isyarat dari konduktor pada papan ke cip daripada litar mikro.
Simulasi dan ujian prototaip
Disebabkan ketersediaan banyak pilihan cip dan banyak lagi lebih daripada aplikasi mereka, sesetengah jurutera mungkin mendapati peraturan ibu jari ini tidak cukup tepat, dan sesetengah akan mendapati ia dibesar-besarkan, tetapi itulah peranan "peraturan ibu jari" - ia hanyalah anggaran kasar untuk mereka bentuk peranti secara intuitif yang berfungsi dengan betul.
Pada masa kini, alat pemodelan komputer menjadi lebih mudah diakses dan maju. Mereka membenarkan anda mengira parameter integriti isyarat, EMC, bergantung pada struktur lapisan sebenar dan penghalaan isyarat. Sudah tentu, penggunaannya akan memberikan hasil yang lebih tepat daripada anggaran kasar kami, jadi kami mengesyorkan untuk menggunakannya sepenuh mungkin pemodelan komputer. Walau bagaimanapun, jangan lupa bahawa masa penukaran sebenar litar mikro boleh menjadi jauh lebih pendek daripada yang ditunjukkan dalam dokumentasi, dan ini boleh membawa kepada keputusan yang salah, jadi pastikan model peringkat output dan input sepadan dengan realiti.
Langkah seterusnya ialah menyemak laluan isyarat kritikal pada sampel "prototaip" pertama papan litar bercetak, menggunakan osiloskop frekuensi tinggi. Anda perlu memastikan bahawa bentuk gelombang tidak diherotkan kerana ia bergerak sepanjang keseluruhan papan litar, dan hanya mengikut peraturan di atas tidak mungkin memberikan hasil yang cemerlang pada kali pertama, walaupun ia mungkin agak baik. Menggunakan Penganalisis Medan Elektromagnet RF, atau Penganalisis Spektrum Pelepasan, boleh menjadi satu lagi cara untuk memeriksa integriti isyarat dan isu EMC pada tahap PCB "prototaip". Kaedah untuk analisis sedemikian bukanlah topik artikel ini.
Walaupun anda menggunakan simulasi litar kompleks, jangan abaikan integriti isyarat dan ujian EMC pada prototaip PCB pertama anda.
Menyediakan impedans gelombang pada peringkat pembuatan PCB
Bahan FR4 biasa yang dimaksudkan untuk pembuatan papan litar bercetak mempunyai nilai pemalar dielektrik (E r) kira-kira 3.8...4.2 pada 1 GHz. Nilai E r sebenar mungkin berbeza dalam ±25%. Terdapat bahan FR4 yang mempunyai nilai E r yang dinilai dan dijamin oleh pembekal dan tidak jauh lebih mahal daripada bahan konvensional, tetapi pengeluar PCB tidak perlu menggunakan gred FR4 "bernilai" melainkan dinyatakan secara khusus dalam pesanan PCB.
Pengeluar PCB bekerja dengan ketebalan dielektrik standard ("prepregs" dan "laminates"), dan ketebalannya dalam setiap lapisan mesti ditentukan sebelum papan dimasukkan ke dalam pengeluaran, dengan mengambil kira toleransi ketebalan (kira-kira ±10%). Untuk memastikan Z 0 yang diberikan, untuk ketebalan dielektrik tertentu, anda boleh memilih lebar konduktor yang sesuai. Bagi sesetengah pengeluar, adalah perlu untuk menunjukkan lebar sebenar konduktor yang diperlukan, untuk yang lain - dengan margin untuk undercuts, yang boleh mencapai 25-50 mikron berbanding dengan lebar nominal. Pilihan terbaik adalah untuk menunjukkan kepada pengilang lebar konduktor di mana lapisan direka untuk memastikan Z 0 yang ditentukan. Dalam kes ini, pengilang boleh melaraskan lebar konduktor dan struktur lapisan untuk memastikan parameter yang diberikan sesuai dengan teknologi pengeluarannya. Di samping itu, pengilang mengukur yang sebenar rintangan gelombang pada setiap kosong kilang dan dengan sendirinya menolak papan di mana Z 0 tidak berada dalam toleransi ±10% atau lebih tepat.
Untuk isyarat melebihi 1 GHz, mungkin perlu menggunakan bahan frekuensi tinggi dengan kestabilan yang lebih baik dan sifat dielektrik lain (seperti Duroid dari Rogers, dsb.).
kesusasteraan
1. Teknik Reka Bentuk untuk EMC & Integriti Isyarat, Eur Ing Keith Armstrong.
2. IEC 61188-1-2: 1998 Papan Bercetak dan Perhimpunan Papan Bercetak - Reka bentuk dan penggunaan. Bahagian 1-2: Keperluan Generik - Impedans Terkawal, www.iec.ch.
3. Reka bentuk papan litar bercetak berbilang lapisan dengan kerumitan yang tinggi. Seminar teknologi PCB, 2006.
4. http://library.espec.ws/books/chooseant/CHAPTER6/6-1.htm
5. Reka bentuk perkakasan. Walt Kester.
