PCB diseinuan, bateragarritasun elektromagnetikoa (EMC) eta erlazionatutako interferentzia elektromagnetikoa (EMI) tradizionalki bi buruhauste nagusi izan dira ingeniarientzat, batez ere gaur egungo zirkuitu plaken diseinuetan eta osagaien paketeetan murrizten jarraitzen dute, OEMek abiadura handiagoko sistemak behar dituzte.Artikulu honetan, PCB diseinuan arazo elektromagnetikoak nola saihestu partekatuko dut.
1. Crosstalk eta lerrokatzea da ardatza
Lerrokatzea bereziki garrantzitsua da korronte-jario egokia ziurtatzeko.Korrontea osziladore batetik edo antzeko beste gailu batetik badator, bereziki garrantzitsua da korrontea lurreko geruzatik bereizita mantentzea, edo korrontea beste lerrokatze batekin paraleloan ez egotea.Abiadura handiko bi seinale paraleloan EMC eta EMI sor ditzakete, batez ere diafonia.Garrantzitsua da erresistentziaren bideak ahalik eta laburren eta itzulerako korrontearen bideak ahalik eta laburren mantentzea.Itzultzeko bidearen luzera transmisio bidearen luzera bera izan behar da.
EMIrentzat, bide bati "urraketa bidea" deitzen zaio eta besteari "biktimen bidea".Akoplamendu induktiboak eta kapazitiboak “biktimaren” bideari eragiten dio eremu elektromagnetikoen presentziagatik, eta horrela “biktimaren bidean” aurrerako eta alderantzizko korronteak sortzen ditu.Modu honetan, uhina sortzen da ingurune egonkor batean, non seinalearen igorpen eta jasotze luzerak ia berdinak diren.
Lerrokadura egonkorrak dituen ingurune orekatu batean, induzitutako korronteek elkar ezeztatu beharko lukete, eta horrela diafonia ezabatuz.Hala ere, horrelakorik gertatzen ez den mundu inperfektu batean gaude.Hori dela eta, gure helburua lerrokadura guztietan diafonia minimoa izatea da.Crosstalk-aren eragina minimiza daiteke lerro paraleloen arteko zabalera lerroen zabaleraren bikoitza bada.Adibidez, lerroaren zabalera 5 mils bada, bi lerro paraleloren arteko gutxieneko distantzia 10 mils edo handiagoa izan behar da.
Material eta osagai berriak agertzen jarraitzen duten heinean, PCB diseinatzaileek EMC eta interferentzia arazoei ere aurre egiten jarraitu behar dute.
2. Kondentsadoreak desakoplatzea
Desakoplatze-kondentsadoreak diafoniaren ondorio ez-nahikoak murrizten ditu.Gailuaren potentziaren eta lurreko pinen artean kokatu behar dira, eta horrek AC inpedantzia baxua bermatzen du eta zarata eta diafonia murrizten ditu.Maiztasun-tarte zabal batean inpedantzia baxua lortzeko, desakoplazio-kondentsadore ugari erabili behar dira.
Desakoplamendu-kondentsadoreak jartzeko printzipio garrantzitsu bat da kapazitate-balio txikiena duen kondentsadorea gailutik ahalik eta hurbilen jartzea lerrokatzeetan efektu induktiboak murrizteko.Kondentsadore jakin hau gailuaren elikadura-pinetatik edo elikadura-iturburutik ahalik eta gertuen jarri behar da eta kondentsadorearen padak bideetara edo lur-mailara zuzenean konektatu behar dira.Lerrokadura luzea bada, erabili bide anitz lurreko inpedantzia gutxitzeko.
3. PCB lurreratzea
EMI murrizteko modu garrantzitsu bat PCB lurrerako geruza diseinatzea da.Lehenengo urratsa PCB plakaren azalera osoaren barruan lurreratzeko eremua ahalik eta handiena egitea da, emisioak, diafonia eta zarata murriztu ahal izateko.Kontu berezia izan behar da osagai bakoitza lur-puntu edo lurrerako geruza batera konektatzean, eta hori gabe ezin da lur-geruza fidagarri baten efektu neutralizatzailea guztiz erabili.
PCB diseinu bereziki konplexu batek hainbat tentsio egonkor ditu.Egokiena, erreferentzia-tentsio bakoitzak dagokion lurrerako geruza propioa izatea.Hala ere, lurreratze geruza gehiegi PCBaren fabrikazio-kostuak handituko lituzke eta garestiegi bihurtuko litzateke.Konpromiso bat lurrerako geruzak hiru edo bost kokapen desberdinetan erabiltzea da, eta horietako bakoitzak hainbat lurrerako atal izan ditzake.Honek plakaren fabrikazio kostua kontrolatzeaz gain, EMI eta EMC murrizten ditu.
Inpedantzia baxuko lurrerako sistema garrantzitsua da EMC minimizatu nahi bada.Geruza anitzeko PCB batean hobe da lurrerako geruza fidagarria izatea kobrezko oreka-bloke bat baino (kobre lapurra) edo lurrerako geruza sakabanatu bat izatea, inpedantzia baxua duelako, korronte-bidea eskaintzen baitu eta alderantzizko seinaleen iturri onena da.
Seinaleak lurrera itzultzeko behar duen denbora ere oso garrantzitsua da.Seinaleak iturrira eta iturburutik bidaiatzeko behar duen denbora konparagarria izan behar da, bestela antena-itxurako fenomenoa gertatuko da, erradiatutako energia EMIaren parte bihurtzeko aukera emanez.Era berean, korrontearen lerrokadura seinale-iturburutik/tik datorrena ahalik eta laburrena izan behar da, iturria eta itzulerako bideak luzera berdina ez badira, lurraren errebotea gertatuko da eta honek EMI ere sortuko du.
4. Saihestu 90°-ko angeluak
EMI murrizteko, lerrokatzea, bide-bideak eta beste osagai batzuk saihestu behar dira 90°-ko angelua osatzeko, angelu zuzen batek erradiazioa sortuko duelako.90 °-ko angelua saihesteko, lerrokatzeak izkinan 45 °-ko bi kable izan behar ditu gutxienez.
5. Zuloaren erabilera kontuz ibili behar da
PCB diseinu ia guztietan, geruza ezberdinen arteko konexio eroalea eskaintzeko viaak erabili behar dira.Zenbait kasutan, islak ere sortzen dituzte, lerrokaduran bideak sortzen direnean inpedantzia bereizgarria aldatzen baita.
Garrantzitsua da gogoratzea ere bideek lerrokaduraren luzera handitzen dutela eta parekatu behar direla.Lerrokadura diferentzialen kasuan, bideak saihestu behar dira ahal den neurrian.Hori saihestu ezin bada, bideak erabili behar dira bi lerrokaduratan seinalearen eta itzulerako bideen atzerapenak konpentsatzeko.
6. Kableak eta blindaje fisikoa
Zirkuitu digitalak eta korronte analogikoak garraiatzen dituzten kableek kapazitate eta induktantzia parasitoak sor ditzakete, eta EMCarekin lotutako arazo ugari sor ditzakete.Bikote bihurritutako kableak erabiltzen badira, akoplamendu maila baxua mantentzen da eta sortutako eremu magnetikoak ezabatzen dira.Maiztasun handiko seinaleetarako, blindatutako kableak erabili behar dira, aurrealdea eta atzealdea lurreratuta, EMI interferentziak ezabatzeko.
Blindatze fisikoa sistema osoa edo zati bat metalezko pakete batean barneratzea da, EMI PCB zirkuituan sar ez dadin.Blindamendu honek lurreko kondentsadore itxi eta eroale baten moduan jokatzen du, antena-begiztaren tamaina murrizten du eta EMI xurgatzen du.
Argitalpenaren ordua: 2022-11-23