הבנה של ה-PCIB בעיצוב

הפרעה אלקטרומגנטית (EMI) היא אתגר מתמשך באלקטרוניקה המודרנית.כפי ששעון מאיץ, מתחי אספקה ומכשירים מתכווץ, הסיכון של הפיכה אנרגיה לא רצויה בין מעגלים גדל. EMI יכול לגרום לכשלים פונקציונליים, שחיתות נתונים, ולא עקביות יקרה עם תקנות כגון FCC חלק 15 או CIS 32. בעיה EMI יחיד שהתגלה מאוחר בפיתוח יכול להוביל לשכפולים, הגנה, להוסיף את המוצר היעיל ביותר (גם אם יש השפעה יעילה ביותר על גבי לוח הבקרה על גבי תיבות של EMC) או על גבי לוח הבקרה על גבי מערכת הפעלה אלקטרומגנטית (PTC).

EMI עולה משני מנגנונים עיקריים:0 (הפלסטיקה) פליטות פליטות פליטות פליטות (FLT) 1:1, שבו אנרגיה גבוהה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יסודות של דור EMI ו-Coupling

רדיפת והתנהלות Emissions

רדיated EMI שולט בדרך כלל מעל 30 MHz.הסימנים, הרכיב מוביל, וכבלים לפעול כמו אנאנטנות לא מכוונת.יעילות הקרינה תלויה באזור הלולאה של הנתיב הנוכחי, תדירות האות, ואת המתח המשותף-מופע על המבנה.ת הפליטות התנהגות, בולט יותר מתחת 30 מ"הרץ, נסיעות לאורך קווי חשמל וסימן ויכול להשפיע על ציוד מחובר אחר זהה לנתונים העיקריים או באוטובוס חייב להיות נשלט על מנת להבטיח מגבלות.

Common-Mode vs. Differential-Mode Noise

רעש שונה-מודד הוא האות המיועד בתוספת כל רעש שמופיע בין שני מוליכים (למשל, + ו - של זוג שונה) הוא זורם בכיוון ההפוך נוטה לבטל את השדה המגנטי שלו.רעש משותף-מוייד, לעומת זאת, מופיע באותה מידה על שני המוליכים ביחס לקרקע.זה זורם באותו כיוון על כל נתיבי החזרה ויוצר אזורים לולאה גדולים כי ביעילות רבים.

אזורים קרובים וארו-דלייד

בשדה הסמוך (עם שבריר של אורך גל), מנגנון ההפיכה הדומיננטי הוא חשמלי (capacitive) או מגנטי (inductive) במרחקים גדולים יותר (שטח רחוק), הגל האלקטרומגנטי propagates כמו גל מטוס עם תנופה שדה קבוע.הבנת הבחנה זו מסייעת למהנדסים לבחור את טכניקת הפחתת הנכון: בעיות בשדה קרוב לעתים קרובות דורשים הגנה או מיקום קרוב למקור, בעוד שמרחק רחוק עשוי להיות צורך שינויים עיצוב או עיצוב.

אסטרטגיות עיצוב PCB עבור EMI minimization

שכבה Layer Stackup ו-Matption

ערימה מתוכננת היטב היא הבסיס של עיצוב נמוך-EMI. השתמש לפחות לוח ארבע שכבות עבור עיצובים עם אותות דיגיטליים לטווח בינוני (מעל 50 MHz), ושש שכבות או שמונה שכבות עבור ממשקים מהירים גבוהים כמו DDR או Gigabit Ethernet.השני צריך להיות מטוס קרקע רציף, ואת השכבה העליונה צריך לשאת אותות סמוכים לאותה רמה מספקת של מיקום נמוך, כלומר, עבור כל סימן חיצוני עלות, עלות, עלות נמוכה, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות נמוכה, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, כדי להפחית את השכבה השנייה צריך להיות מטוס על פני השטח, על בסיס קבוע, על פני השטח, על בסיס קבוע, על פני השטח, על פני השטח, על בסיס קבוע, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על פני השטח, על בסיס קבוע, כדי להיות מטוס נמוך, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על פני השטח, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על בסיס קבוע, על מנת להיות מטוס על פני השטח, על בסיס קבוע, עלה, על מנת להיות מטוס, על פני השטח, על מנת להיות מטוס, עלות נמוכה, על פני השטח, על מנת להיות

בחר חומרים PCB עם קבוע דיאלקטרי עקבי (Dk) וגורם דיסיפוציה נמוך (Df) כדי למזער אובדן אות ו-skew. Standard FR-4 עובד עבור יישומים רבים עד כמה GHz, אבל עיצובים גבוהים נהנה מלתולים כמו רוג'רס 4000 סדרה או Isola I-Tera. תמיד לאמת את השפע של היצרן כדי להבטיח מטרות מבוקרות הם נפגשו.

פתיחות וחזרה

כל אות חייב לחזור למקורו.הדרך האחורית של לפחות אימפולס בתדרים גבוהים היא ישירות מתחת לסימן האות, על המטוס הקרקע הסמוך.לשמור על זה, FLT:0 לעולם לא פיצול המטוס הקרקעי 1 תחת עקבות מהירות גבוהה.במקום, להשתמש במטוס חד-פעמי ולא-מסלול יחיד רק בשכבות צמודות לקרקע או למטוסי חשמל.

כאשר אות משנה שכבה דרך דרך דרך, זרם החזרה חייב גם לעבור בין מטוסים.מקם קרקע דרך (חזרה דרך) בתוך 0.5 מ"מ של כל אות באמצעות כדי לאפשר זרם החזרה לעבור מטוסים מבלי ליצור לולאה גדולה.עבור אוטובוסים עם אותות רבים, להשתמש במערך של קרקע דרך בשני הקצוות של החבילה עקבות. להימנע מסימנים צלבים, מטעים, או חורים בתוך המטוס - כל כוחות כאלה חדלות לקחת זרם לקרינה מוגברת.

מקום מקביל וחלוקת

חלוקת ה- PCB לבלוקים פונקציונליים: אנלוגי, דיגיטלי, כוח ו ⁇ גבוהה.מקם את המעגלים הקריטיים והרעשים ביותר (למשל, מחוללי שעונים, מעבר הרגולטורים, משדרי רדיו) קרוב לחבריהם או לאנטנות שלהם ככל האפשר כדי למנוע עקבות ארוכים הרחק מקלטים אנלוגיים רגישים.

מרכיבים אנלוגיים רגישים perpendicular to רועש עקבות ולשמור אותם הרחק מעמודי לוח וחורים, שבו שדות משוטטים יכולים זוג. Place decoupling capaciacitors קרוב ככל האפשר פיזית כדי את נקודות הכוח של כל IC, עם הערך הקטן ביותר capacitor הקרוב ביותר את הסימון. עבור מכשירים מהירים כמו FPGAs, להשתמש במספרים דרך מעמודי ה-Facitor לעוצמה וקרקע כדי להפחית מטוסים.

ביקורת: Trace רוסינג and Impedance Control

אותות מהירים על שכבות פנימיות בין מטוסים (תצורת סטריפליין) במידת האפשר, שכן זה מספק מגן משני הצדדים ומפחית את EMI. עבור microstrip העליון microstrip routing, להבטיח כי המטוס הקרקע הסמוך משתרע לפחות 5 עקבות מעבר האות על פני כל הצדדים. להימנע מעמודי מדרגה 90 מעלות; השתמש ב- 45 מעלות צלזיוס או עקבות מעוקלים כדי לשמור על קבועות קבועות ולהפחית את הדחיסות דרך גודל קבוע.

עבור זוגות שונים (USB, HDMI, Ethernet), שמירה על אורך התאמה בתוך 5 mils ולשמור את הצמד ספאם קבוע לאורך כל המסלול.לעולם לא להפריד את הצמד למסלול סביב מכשול - במקום זאת, לשמור את שני העקבות יחד ולהשתמש ב bends סימטריים.לצמצם את האימפולס המבדיל באמצעות פתרון שדה או כלי יצרן, ולהבטיח את רוחב וספאם מחושב באמצעות הערך המשותף של שימוש בכבלים.

יישום "3W" צובט עבור עקבות מהירות קריטיות: לשמור על המרחק לכל עקבות אחרים לפחות שלוש פעמים רוחב העקביות.עבור נתיבים מאוד גבוה (מעל 1 GHz), לשקול שימוש ב 5W או אפילו 10W ספאcing. Remove קרקע לשפוך איים מתחת לחליש אם הם יוצרים הפסקות אי-הסת - להשתמש במשטר ברור כדי לשמור על נחושת לפחות 30 מילימטרים מן עקבות הקרקע על המטוס.

Power Distribution Network (PDN) Design

PDN עני הוא תורם גדול לקיום ולרדיו זרמי EMI. Switching מ- ICs לגרום למתח קרוע על מטוסי חשמל, אשר לאחר מכן מניע קרינה משותפת מכבלים ומחום.עצב את PDN עם נחיתות נמוכה על טווח התדר הכולל של יעילות. השתמש כוח מוצק ליד המטוס הקרקע כדי ליצור מופץ על ידי קפיטלנס.

מקום decoupling capacitors כגון אזור הלולאה של ה- IC, דרך ה- capacitor, ובחזרה למשטח הקרקע של IC מצמצם.טעות נפוצה היא לשים את ה- capacitor רחוק מדי או באמצעות עקבות ארוכות במקום באמצעות מכשירים מקבילים, להשתמש במספרים באמצעות מקבילה להפחתה של כל הכוח ברמת ה-Dypertex עם filtexifers ו- 10 מתאים ל- DCFadance, כדי לעקוב אחר דירוג קרמיקה, או ל-Fadate נכון, או ל-Fadate, כדי ל-Fate, כדי ל-Faterate, כדי להפחית את ה-Fate, כדי להפחית את ה-Fate, או מעקב קרמיקה, עם דירוג קרמיקה, או ל-Fate נכון עם דירוג קרמיקה, או ל- 10 קרמיקה, עבור קרמיקה, עבור התקנים מתקדמים, עבור התקנים מתקדמים, לשימוש מרובים, עם דירוג גבוה, עם דירוג קרמיקה, עם דירוג גבוה, שימוש מרובים במקביל ל- 10 קרמיקה, עם דירוג גבוה, עם דירוג גבוה, עם דירוג קרמיקה, עבור קרמיקה, עבור קרמיקה, שימוש מרובים במקביל ל- 10 קרמיקה, שימוש מרובים במקביל ל- 10 קרמיקה, 000 קרמיקה,

הגנה וסינון

כאשר הפריסה לבדה לא יכולה לדכא את EMI מספיק, הוספת מגינים יכולה על מעגלים רגישים או מקורות רעשים. השתמש בגישה רב-נקודות-בסיסית: המגן צריך ליצור קשר עם המטוס הקרקע באמצעות מטר של דרך חללים של λ/20 (שם λ הוא אורך הגל של התדר הגבוה ביותר של דאגה), לדוגמה, ב 1 GHz, λ/20 הוא 15 מ"מ, כך דרך לא יותר מ -15 מ"מ בערך מ"מ בערך 100 מטרים).

ב- Board I/O מחברים, להוסיף חנקות משותף ופילטרים דיסקרטיים (סדרה ferrites בתוספת shunt capacitors) כדי להפחית את פליטות שבוצעו. Place המסננים האלה בתוך 10 מ"מ של המחבר כדי למנוע רעש מהפיכה על הכבל לפני שהוא מסונן. השתמש מטוס קרקע כאסאסיד סביב המחבר ומחבר אותו ללוח דרך נקודה או קצה, אשר לעתים קרובות לעקוב אחר ה- Ethernet.

תדירות ושיקולים

שעון פרו-ספקטרום (SSC) הוא טכניקה מוכחת להפחית פליטות שיא מסיגות שעון.על ידי הפעלת תדירות השעון באחוז קטן (בדרך כלל 0.5% ל 2%) בקצב 30-60 kHz, האנרגיה מתפשטת מעל רוחב פס רחב יותר, הורדת ערך השיא. Enable SSC על ה- oscillator או PLL אם המערכת יכולה לסבול שכבה קלה של תזמון, עבור שעון פנימי עם מעקב אחר ריצוף נמוך.

שיעורי קצה איטיים שבו ניתן.בעיות EMI רבות מגיעות מנקודות מהירות מדי המכילות הרמוניות גבוהות של סדרתיות סיום התנגדות (22–33 ⁇ ) ממוקמים קרוב לפלט להשתקפויות לחות ולהפחית overshoot, אשר באופן טבעי מרכך את הקצה. עבור אותות לוגיקה סטנדרטיים, לבחור מכשירים עם עלייה איטית יותר / נפילה כאשר מהירות אינה נדרשת - אפילו 2 n edges יכול ליצור אנרגיה משמעותית מעל 100.

בדיקות Simulation and Pre-Compliance Testing

החל לחלוטין על אבטיפוס הראשון של פאס הוא מסוכן. השתמש 3D אלקטרו-מגנטי כלים (למשל, Ansys HFSS, CST Studio Suite, או Altair FEKO) כדי מודל רשתות קריטיות, ממשקי המחבר, ואפקטי המתחם המוקדמים במחזור העיצוב. Simulate את השכיחות על כבלים ואת שדה הרדיואקטיבי בתדרים רבים עכשיו, ניתוח אלקטרו-סי, אפילו סימולציה של ה-סי יכול להדגיש את בעיות הסימולציות פוטנציאליות.

(לבדיקות טרום ציות, השתמש סט של בדיקות שדה קרוב מנתח ספקטרום לזהות נקודות חמות על הלוח. לסרוק את הלוח בזמן שהוא מופעל והפעלה של תוכנה טיפוסית או דפוסי בדיקה.ל לשים לב מיוחד לתחומים של שעונים, החלפת ממירי חשמל, ומחברים כבל.שוואת שיא נמדד עם מגבלות רגולטוריות ותיקון על שינויים פריסה: מעבר, הוספת רצפה באמצעות רצפה או בדיקה לאחור יכול לעתים קרובות להפחית את 10B.

סליחות וסטנדרטים

גבולות ה-PCI מוגדרים על ידי ארגונים כגון ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) בארה"ב, CISPR באירופה, ו- VCCI ביפן.עבור Class B (residential) מכשירים, הגבלת הפליטה המקרינה היא 40 dBμV / m מ 30-88 M, עלייה ל-47 מיקרו-הרץ / m מ 216-9 M.Fed פליטה היא בדרך כלל יותר סגורה מתחת ל-48 התקנים הרלוונטיים שלך, לאחר ה-A.

גופים רבים של הסמכה דורשים גם כי המוצר יש לבדוק בתצורה הגרועה ביותר שלה, כלומר כל היקפי אופציונליים מחוברים וכל מצבי תוכנה פועל בו זמנית.תכנן את העיצוב שלך עם שולי: מטרת שולי בטיחות של 6 dB מתחת לגבול כדי להסביר את סובלנות הייצור וריאציות רכיבים. לתעד כל סינון והגנת החלטה כדי שאם הבדיקה נכשלת, תוכל לזהות במהירות את הסיבה השורשית.

המונחים: workflow

כדי לשלב את העיצוב EMI-aware לתוך שגרת העבודה שלך, בצע את זרימת העבודה הפשוטה הזו:

  1. (ב) [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ב] [ה]] בשלב הסמוי, לזהות רשתות מהירות גבוהות, תדרי שעון ותחומים של כוח.
  2. (ב) ⁇ :0) ⁇ עם EMI בראשה.
  3. (FLT:0) רווט באמצעות שיטות הטובות ביותר.FLT:1eur אותות כביש ליד מטוס קרקע מתמשך. השתמש בהתחרחשות שונות עבור כל קווי הנתונים המהירים ביותר.
  4. (FLT:0) ו-Verify the PDN.FLT:1 בדוק כי כל הציפוי המידרדר יש ישירות באמצעות חיבורים למטוסים. השתמש בניתוח הירידה DC כדי להבטיח טיפות מתח הם בתוך סובלנות.
  5. (ב) ,0) , 000 מעלות או למדוד את הסימולציות של אימוני EMI על רשתות קריטיות.לאחר איסוף אבטיפוס, לבצע סריקה ליד שדה כדי לאמת כי נקודות חמות הן מתחת 10 dBμV מעל הרקע.
  6. (ב) ,0) ,(ה) ,(ה) , עיין בכל בעיה על ידי הוספת קרקע באמצעות, התאמה של רכיבי סינון או הגדלת רכיבי מסנן.

מקור נוסף של ה-EMCELTS:0 (התיעוד של אלטיום בעיצוב PCB עבור EMCFIRLT:1 מספק רשימת בדיקה מפורטת שניתן להתאים לזרימת העיצוב שלך.

מסקנה

צמצום ההתערבות האלקטרומגנטית באמצעות עיצוב הוא משמעת המשלבת פיזיקה, תכנון זהיר, וזיקוקציה עקבית. על ידי יישום מטוס קרקע מוצק, ערימה של ערימה, שליטה במכשולים, מעגלים מחיצה, ושימוש בטכניקות decoupling וסינון כראוי, אתה יכול להשיג הצלחה ראשונה עקפה ולהימנע מעיצוב יקר.כל עיצוב הוא שונה, אבל העקרונות המפורטים כאן - לולאה אזור, נתיב צמצום, החזרה ואמין, ישארכימות, ישארכימות, ישארכימות, שתי בדיקות קבועות, הן מבטיחות, והן מבטיחות, הן מבטיחות, הן בדיקות אוטומטיות, והן מבטיחות, והן מבטיחות, כי אתה מבטיחות, כי אתה מבטיחות, כי אתה מבטיחות, כי אתה יכול להמשיך לפתח סימולציה יעילה, כדי למנוע סימולציה יעילה.

לקריאה נוספת, מומלץ להתייעץ עם ה-FLT:0 (הדגשה על סמך הפחתה ב-EMI בהחלפת אספקת חשמל אספקת חשמל של 1 ו-FLT:2IEEE Standard 1585-20230303FLT) 3 לטכניקות מדידה.