מבוא לאלקטרומגנטי Interference ב Analog ו- RF Circuits

הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) נותרה אחד האתגרים המתמשכים ביותר בלוח מעגלים מודפס ביצועים גבוהים (PCB) עיצוב, במיוחד כאשר מעגלים אנלוגיים רגישים ורדיו- ⁇ (RF) חולקים את אותו לוח עם מחזור דיגיטלי או כוח.אפילו רמות נמוכות של ביצועים או רדיו EMI יכול להשחית אותות אנלוגיים נמוכים, מקטין את יחס רגיש לדרגה גבוהה, ולגרום שלב רעש לא רצוי או פליטות בתדרים בתדרים רדיואקטיביים בתדרים בתדרים בתדרים מתקדמים של תדרי רדיו, כגון קיבולת מתקדמת של שיטות פעולה סטנדרטית חומרים.

הבנת המקורות וההפצה של מכניזם

EMI יכול להיכנס למעגל באמצעות שלושה מצבי הפיכה עיקריים: מתבצע, קורנ, ו אינדוקטיבי או קיבולי ליד שדה הפיכה. שעונים דיגיטליים, מעבר הרגולטורים, אוטובוסים נתונים מהירים מאוד נפוצים על מקורות רעשים על הסיפון.הנזקים שלהם לעתים קרובות ליפול ישירות לתוך להקות ההפעלה של אנלוגי או RF מעגלים.בנוסף, חוזר מטוסים קרקעיים, בין עקבות סמוכים, לבין קפיפטים בין מנגנונים חיוניים לשיטות לא סטיות אלה הוא מסוגלות חיוני כדי לתפוס מנגנונים חיוניים של מנגנונים חיוניים של מנגנונים מנגנונים מנגנונים מנגנונים דחפים חיוניים.

עבור מעגלים אנלוגיים רגישים, אפילו מיקרו וולט של רעש משני יכול לעלות על תקציב השגיאה.ב מעגלי RF, כל טון מעורר השראה בתוך פס המעבר יכול להפיג את דמות הרעש ולעלות את שיעור השגיאה הקטן.הצעד הראשון הוא לזהות את נתיבי האות הקריטיים ואת מקורות הרעש האגרסיביים ביותר, ולאחר מכן ליישם הגנה שכבתית באמצעות בידוד, סינון, ובקרת מעוותת.

PCB-Up and Ground Air Design

מטוסים טריטוריאליים

הבסיס של כל תכנון נמוך-EMI הוא מטוס קרקע מוצק, בלתי שבור.מטוס מתמשך מספק את החסימה הנמוכה ביותר האפשרי של החזרה נתיב החזרה נתיב, אשר מפחית זרמי הדבקה נפוצים ומדכאק רצפה. עבור לוחות מעורבים, ערימה של ארבע שכבות (חזרה חד פעמית לחלוטין) הוא לעתים קרובות המינימום לביצועים מקובלים.

Via Stitching and Grounding of Shield פנטוס

כאשר משתמשים במגינים או בעקבות משמרות, תפרים אותם אל המטוס הקרקע עם דרך חללים לא יותר מ-λ/20 מלבד התדירות הגבוהה ביותר של עניין.זה מונע את המגן לפעול ככוח חוזר ומבטיח כי שדות חיצוניים מסווים מנקודות רגישות. בדומה, כל סטמנט הקרקעי רכיב, במיוחד על RFICs ו- Opmps, צריך להיות משלו דרך הקרקע ישירות למזער את השבר.

מקום יזום וחלוקת

הפרדה מינית של מקורות רעש

Place high-frequency digital circuits, oscillators, and switching power converters as far as possible from analog inputs and RF front-ends. A physical distance of at least 10 mm per 100 MHz of edge rate is a rough guideline. If board space is tight, insert a conductive barrier (copper pour or grounded via fence) between noisy and quiet sections. Partition the board into functional zones and route signals so that they never cross a zone boundary unless absolutely necessary.

שרפות והצלה

עבור השלבים הרגישים ביותר RF (LNAs, VCOs, Mixers), מגן תאים בודדים מומלץ.המגן יכול להיות מתכת נמכר או מתחם מראש.וודא שהמגן הופך מגע רציף עם המטוס הקרקע באמצעות מספר רב של מעגלים אנלוגיים כמו ADCs או מגברי כלי גבוה, טבעת שמירה על השכבה העליונה - המחוברת למשטח שקט ושפל הנוכחי יכול להפחית את הפחתות.

ניהול וטראס

שליטה במניעה ומיקרוסטריפ לעומת Stripline

יש לתכנן עקבות RF כקווי שידור מבוקרים כדי להימנע מהשתקפות ופליטת פליטות קורנות. Microstrip (signal on top,קרקע המטוס למטה) הוא נפוץ אך קורנל יותר מאשר פס (מסו קבור בין שני מטוסים קרקעיים) עבור זוגות שונים במהירות גבוהה, להשתמש גל קונדר עם קרקע (CPWG) מבנים.

הפרדה בין אנליסטים וסימנים דיגיטליים

עקבות אנליזה לעולם לא לרוץ במקביל לאוטובוסים דיגיטליים יותר מכמה מ"מ.כאשר מעבר הוא בלתי נמנע, השתמש במעבר 90 מעלות (או, טוב יותר, קבורה דרך מעבר) כך אזור ההפיכה מצמצם. שמור עקבות אנלוגיים הרחק מן הקצוות של הלוח שבו שדות שוליים יכולים קורנט.עבור קווים דיגיטליים, סיום התנגדות להציב ליד הנהג מדכא ולהפחית אנרגיה הרמונית.

אינטגרציה וכוח ופירוק

המונחים: Decoupling

כל IC פעיל במסלול האנלוגי או RF חייב להיות קיבול המחוספס שלו ממוקם קרוב ככל האפשר למערך הכוח - באופן אידיאלי בתוך 1-2 מ"מ. השתמש בשילוב של קיבול גדול (1-10 μF) ו קרמיקה נמוכה של ESL נמוך (100F עד 100 nF) בהתאם לתדירות הרעש.

Star Point Power Distribution

במידת האפשר, השתמש בנקודת הכוכבים או בהפצת כוח עץ עבור סעיפים אנלוגיים.זה מונע רעש מעיגולים דיגיטליים או מעבר מלהיות מוזרק לתוך היצע אנלוגי באמצעות הפיכה משותפת.דרופout ייעודי נמוך (LDO) רגולטורים עבור RF ואספקה אנלוגית להוסיף שכבה נוספת של בידוד. להימנע שיתוף תפוקה של הרגולטור אחד בין מיקרו-בקר ו- VCO.

טכניקות סינון

LC ו-RC Low-Passs

על נתיבי אות, מסנן RC נמוך פאס בקלט של ADC או מגבר יכול לדכא ⁇ גבוה ⁇ יש להגדיר רק מעל רוחב רוחב הפס האות המקסימלי.עבור קווי RF, להשתמש מסנני LC או SAW מסננים כדי לא לחתוך להקות התערבות ידועות.

קווים I/O

כל כבל או מחבר הנושא אותות מחוץ ללוח יכול לקרינה או להרים את EMI. Place ferrite beads על כל קווי I / O החיצוניים - אנלוגי, דיגיטלי וכוח - בקצה הלוח.בחר חרוזים עם שיא אימפולסיבית בתדירות הרעש הצפויה (בדרך כלל 100 MHz ל 1 GHz).

המונחים: Cables and Connectors

כבלים ממוחסים חייבים להיות המגן מחובר לקרקע ה-Assasss (או קרקע נקייה ייעודית) בשני הקצוות עבור הגנה RF, אבל עבור אותות אנלוגיים, חיבור קרקעי חד קצה ב המקלט עשוי למנוע לולאות קרקעיות.בעיצובים מעורבים, להשתמש במשנה בידוד או מסננים נפוצים-מו כדי לשבור לולאות קרקע תוך שמירה על שלמות.

בחירת PCB

סטנדרטי FR-4 יש גורם דיסיפוציה גבוה קבוע דיאלקטרי לא עקבי, אשר הופך בעייתי מעל 1 GHz. עבור מעגלים RF, להשתמש laminates כגון רוג'רס 4003C או 4350B, או מתרכובות גבוהות כמו Isola Astra MT4. חומרים אלה מציעים ירידה נמוכה שיזוף (0.0020.004) ו- Dk יציב, צמצום אות בעצימה ו propupity עבור ערימה דיגיטלית עבור מעבר ל-Lydicial, כאשר הוא קבוע, כלומר, כלומר, כלומר, עם עלייה במשקל.

בדיקות Simulation and Pre-Compliance Testing

אין עיצוב שלם ללא אימות. השתמש סימולטורים גליגלים גליים מלאים (למשל, Ansys HFSS, Keysight Momentum, או בקוד פתוח כמו OpenEMS) כדי לדמיין את התבניות הנוכחיות ואת דפוסי שדה קורנים מוקדם בשלב הפריסה. Pre-comppliance בדיקות עם מנתח ספקטרום ובדיקה ליד שדה יכול לזהות כתמים חמים שבהם הגנה או מסנן מספיק יכול להיות קבוע באמצעות מיקום, או להוסיף בדיקות סינון, לפני שינוי דרך מיקום, או תיקון דרך מיקום.

מסקנה

הפחתת ההתערבות האלקטרומגנטית במעגלים אנלוגיים ורדיו רגישים דורשת גישה ממושמעת, ברמת מערכת שמשלבת את הקרקע, הפריסה, בחירת הרכיב, סינון ובחירת החומרית.על ידי יישום הטכניקות המתוארות כאן - מטוסים קרקעיים רצופים, מטוסים נשלטים-סרמנטציה, אזורי פירוק מקומיים, הגנה נאותה וסימולציה יסודית - מהנדסים יכולים להשיג ביצועים אמינים באופן עקבי אפילו בסביבות מעורבות כל עיצוב צריך להיות נשלט באופן יעיל על ידי אזורים אלה, באופן יעיל, כדי לפעול באופן יעיל, באופן יעיל, עם דגש על ידי תהליכים אלקטרו-פוליטיים, באופן יעיל, המאפשרים, באופן יעיל, עם תהליכים ייחודיים, עם דגש על ידי טיפול פסיכולוגיים, המאפשרים, באופן יעיל, באופן יעיל, עם גבולות ייחודי, כדי לפעול באופן יעיל, כדי לתקן את זהה, עם גבולות ברורים, עם דגש על ידי טיפול תרופתי, עם דגש ייחודי, עם דגש על ידי שינוי אסטרטגי יעיל, עם גבולות ברורים, באופן יעיל, עם תהליכים ייחודיים, עם גבולות ברורים, עם גבולות ברורים, עם דגש ייחודי, באופן קבוע, עם גבולות ברורים, עם גבולות ברורים, יעיל, יעיל, עם גבולות ברורים, המאפשרים, עם גבולות ברורים, יעיל, המאפשרים, יעיל, כדי לפעול באופן יעיל, כדי לפעול באופן יעיל, כדי לתקן את

(ב) עיין ב-[[1924]] ב[[1924]], ב[[1924]], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]