De grunnleggende reglene for EMC for PCB-er med blandede signaler er.
- Gjør strømbanen nærmere kilden og så kompakt som mulig slik at sløyfeområdet blir så lite som mulig.
- Gi bare ett referansejordplan for et system; ellers tilsvarer det med vilje å lage en dipolantenne.
Tenk deg en høyfrekvent omformerkrets PCB der inngangsspenningen og strømmen er analoge signaler. Bryterne i omformeren begynner å bytte ved bruk av et digitalt klokkesignal. Strømforsyningskretsen i omformeren er analog og kontrollkretsen er digital.
Konverter-PCB er et blandet-signal PCB fordi det håndterer både analoge og digitale signaler. I et PCB med blandet signal må de analoge og digitale signalene fysisk separeres i en prosess kjent som "partisjonering".
Å designe et PCB med blandet signal er en utfordring fordi analoge og digitale komponenter har forskjellige strømmer, spenninger og effektklassifiseringer. Imidlertid vil det å følge noen grunnleggende designregler bidra til å forenkle partisjoneringen og utformingen av PCB-er med blandede signaler.
Designere må partisjonere PCB-er med blandede signaler og utforme layouter nøye
Å oppnå elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) er et problem for PCB-designere med blandede signaler. Når analoge og digitale signaler sameksisterer på et PCB uten isolasjon, vil de sannsynligvis bli blandet sammen, noe som forårsaker krysstale og elektromagnetisk interferens. For eksempel kan digitale logiske jordstrømmer forurense analoge signaler på lavt nivå på et PCB med blandet signal. Dette kan føre til tilbakekoblingssløyfefeil, kontrollsystemfeil og harmoniske i utgangsbølgeformen. I disse tilfellene blir den elektromagnetiske kompatibiliteten til PCB med blandet signal kompromittert, noe som resulterer i dårlig produktytelse. Riktig partisjonering og riktig layout hjelper til med å holde digitale og analoge signaler isolert og forhindrer dem i å forstyrre hverandre, og reduserer dermed krysstale sterkt.
Ved partisjonering og utforming av PCB med blandet signal må to regler følges.
1. Hold strømbanen nærmere kilden og så kompakt som mulig slik at sløyfeområdet blir så lite som mulig.
2. Gi bare ett referansejordplan for et system; ellers tilsvarer det med vilje å lage en dipolantenne.
Disse to reglene anses å være de grunnleggende prinsippene for PCB-partisjonering og layoutdesign med blandede signaler. Her, la oss lære mer om disse to gylne reglene.
Regel 1. Hold den gjeldende banen lokalisert og kompakt
Hvert signal som strømmer på PCB går tilbake til kilden gjennom jordplanet. Signallinjene og returledningene danner en strømsløyfe på kretskortet. I henhold til den første regelen nevnt ovenfor, skal returledningene legges slik at de er ved siden av signalkilden, og skaper et minimum sløyfeareal.
Spørsmål: Hvorfor anbefales dette oppsettet og hvorfor reduserer dette elektromagnetisk interferens?
Alle returstrømmer foretrekker å flyte gjennom ruter med lav impedans. Når returledningen er plassert rett under signallinjen, har strømsløyfen den laveste impedansen. Når signallinjen og dens returlinje danner en stor sløyfe, dannes en høyimpedansbane. Dette er forårsaket av den parasittiske kapasitansen og induktansen i strømsløyfen.
Når signal- og returlinjene er langt fra hverandre, har den parasittiske kapasitansen en høy verdi, noe som øker impedansen til sløyfen. Det er også en sammenheng mellom sløyfeinduktansen og avstanden ladningen reiser, noe som ytterligere øker impedansen til banen. Når sløyfen er stor, må ladningen som går fra kilden reise en lang avstand for å nå bakken. Dette øker induktansen til strømsløyfen, som igjen øker impedansen.
Når høyfrekvente analoge signaler flyter gjennom store strømsløyfer med høy impedans, sender de ut stråling og forårsaker interferens. På samme måte er analoge lavnivåsignaler mer utsatt for elektromagnetisk interferens når de strømmer gjennom høyimpedansstrømsløyfer. I tillegg danner signal- og returlinjene en sløyfeantenne som forverrer EMI-problemet. Derfor ønsker vi å gjøre strømsløyfen kort, lokalisert og kompakt.
Regel 2. Behov for et enkelt referansejordplan
Delt jordplan er en måte å isolere digital og analog jording på. I denne metoden er jordplanene separert fra hverandre, og det er ikke mulig å koble til ved delingen. I slike PCB-er hvor jordplanene er atskilt fra hverandre, kobles de to jordplanene kun i nærheten av strømforsyningen, og danner en stor strømsløyfe, noe som ikke er gunstig for PCB-design med ikke-sensitiv elektromagnetisk interferens. I tillegg har de analoge og digitale jordplanene forskjellige potensialer, og de lange ledningene som er lagt på disse planene danner en veritabel dipolantenne som sender ut elektromagnetisk stråling.
Med alle disse faktorene i tankene, er partisjonering av PCB med blandet signal den ideelle tilnærmingen. Partisjonering holder referansejordplanet felles. Analoge signaler rutes i den analoge seksjonen og digitale signaler rutes i den digitale seksjonen, slik at signalene er på hver sin plass.
For EMI-simulering av hele systemer for store og komplekse meget storskala-, bil-, mobil- og romfartssystemer, kan Clarity™ 3D Transient Solver-programvare brukes.
Clarity 3D Transient Solver øker simuleringshastigheten til design av elektromagnetisk interferens (EMI) med opptil 10 ganger i forhold til tradisjonelle 3D-feltløsere, og har nesten ubegrensede simuleringsmuligheter. Basert på Cadences massivt parallelle matriseløserteknologi, gjør Clarity 3D Transient Solver det mulig for tidkrevende og dyre ekkofrie laboratorier å utføre prototype EMC-testing, simulere store design som tidligere ble ansett som upraktiske eller uløselige, noe som forkorter designsykluser og akselererer tid.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., grunnlagt i 2010, er en profesjonell produsent spesialisert påSMT plukke og plasser maskin, reflow ovn,sjablongtrykkmaskin, SMT produksjonslinje og andre SMT-produkter.
Eide eget maskineringssenter, dyktig montør, tester og QC-ingeniører, for å sikre de sterke evnene for NeoDen-maskiners produksjon, kvalitet og levering.
3 forskjellige FoU-team med totalt 25 pluss profesjonelle FoU-ingeniører, for å sikre bedre og mer avansert utvikling og ny innovasjon.
Dyktige og profesjonelle engelske support- og serviceingeniører, for å sikre rask respons innen 8 timer, gir løsningen innen 24 timer.
Den unike blant alle de kinesiske produsentene som registrerte og godkjente CE av TUV NORD.