Základní pravidla pro EMC plošných spojů se smíšeným signálem jsou.
- Udělejte cestu proudu blíže ke zdroji a co nejkompaktnější, aby plocha smyčky byla co nejmenší.
- Poskytněte pouze jednu referenční zemní plochu pro systém; jinak je to ekvivalentní záměrnému vytvoření dipólové antény.
Představte si PCB obvodu vysokofrekvenčního měniče, kde vstupní napětí a proud jsou analogové signály. Spínače v převodníku začnou spínat aplikací digitálního hodinového signálu. Napájecí obvod v převodníku je analogový a řídící obvod je digitální.
PCB převodníku je PCB se smíšeným signálem, protože zpracovává analogové i digitální signály. V PCB se smíšeným signálem musí být analogové a digitální signály fyzicky odděleny v procesu známém jako "rozdělování".
Návrh desky plošných spojů se smíšeným signálem je výzvou, protože analogové a digitální komponenty mají různé proudy, napětí a jmenovité výkony. Dodržování některých základních pravidel návrhu však pomůže zjednodušit rozdělení a rozložení desek plošných spojů se smíšeným signálem.
Návrháři musí rozdělit desky plošných spojů se smíšeným signálem a pečlivě navrhnout rozvržení
Dosažení elektromagnetické kompatibility (EMC) je problémem, který velmi znepokojuje konstruktéry PCB se smíšenými signály. Když analogové a digitální signály koexistují na desce plošných spojů bez izolace, je pravděpodobné, že budou smíchány dohromady, což způsobí přeslechy a elektromagnetické rušení. Například zemní proudy digitální logiky mohou kontaminovat nízkoúrovňové analogové signály na desce plošných spojů se smíšeným signálem. To může vést k chybám zpětnovazební smyčky, poruchám řídicího systému a harmonickým ve výstupním tvaru vlny. V těchto případech je ohrožena elektromagnetická kompatibilita desky plošných spojů se smíšeným signálem, což má za následek špatný výkon produktu. Správné rozdělení a správné rozložení pomáhají udržet digitální a analogové signály izolované a zabraňují jejich vzájemnému rušení, čímž se výrazně snižují přeslechy.
Při rozdělování a rozmístění desek plošných spojů se smíšeným signálem je třeba dodržovat dvě pravidla.
1. Dráhu proudu udržujte blíže ke zdroji a co nejkompaktnější, aby plocha smyčky byla co nejmenší.
2. Poskytněte pouze jednu referenční zemní plochu pro systém; jinak je to ekvivalentní záměrnému vytvoření dipólové antény.
Tato dvě pravidla jsou považována za základní principy dělení desek plošných spojů se smíšeným signálem a návrhu rozmístění. Zde se pojďme dozvědět více o těchto dvou zlatých pravidlech.
Pravidlo 1. Udržujte aktuální cestu lokalizovanou a kompaktní
Každý signál, který proudí na PCB, se vrací do zdroje přes zemní plochu. Signální vedení a zpětné vedení tvoří proudovou smyčku na desce plošných spojů. Podle prvního výše uvedeného pravidla by měla být zpětná vedení položena tak, aby přiléhala ke zdroji signálu a vytvořila tak minimální plochu smyčky.
Otázka: Proč je toto nastavení doporučeno a proč to snižuje elektromagnetické rušení?
Všechny zpětné proudy upřednostňují proudění nízkoimpedančními trasami. Když je zpětné vedení umístěno přímo pod signálovým vedením, má proudová smyčka nejnižší impedanci. Když signálové vedení a jeho zpětné vedení tvoří velkou smyčku, vytvoří se vysokoimpedanční cesta. To je způsobeno parazitní kapacitou a indukčností v proudové smyčce.
Když jsou signálové a zpětné vedení daleko od sebe, parazitní kapacita má vysokou hodnotu, což zvyšuje impedanci smyčky. Existuje také vztah mezi indukčností smyčky a vzdáleností, kterou náboj urazí, což dále zvyšuje impedanci cesty. Když je smyčka velká, náboj opouštějící zdroj musí urazit velkou vzdálenost, aby dosáhl na zem. To zvyšuje indukčnost proudové smyčky, což zase zvyšuje impedanci.
Když vysokofrekvenční analogové signály procházejí velkými proudovými smyčkami s vysokou impedancí, vyzařují záření a způsobují rušení. Podobně nízkoúrovňové analogové signály jsou náchylnější k elektromagnetickému rušení, když procházejí vysokoimpedančními proudovými smyčkami. Navíc signálové a zpětné vedení tvoří smyčkovou anténu, která zhoršuje problém EMI. Proto chceme, aby proudová smyčka byla krátká, lokalizovaná a kompaktní.
Pravidlo 2. Potřeba jediné referenční zemní plochy
Dělená zemní plocha je způsob, jak izolovat digitální a analogové uzemnění. U této metody jsou zemnící roviny od sebe odděleny a není možné zapojit kabely v místě rozdělení. U takových desek plošných spojů, kde jsou zemnicí plochy od sebe odděleny, jsou obě zemnicí plochy spojeny pouze v blízkosti napájecího zdroje a tvoří velkou proudovou smyčku, což není příznivé pro provedení desek plošných spojů s necitlivým elektromagnetickým rušením. Kromě toho mají analogové a digitální zemnící plochy různé potenciály a dlouhé dráty položené na těchto rovinách tvoří skutečnou dipólovou anténu, která vysílá elektromagnetické záření.
S ohledem na všechny tyto faktory je rozdělení PCB se smíšeným signálem ideální přístup. Rozdělení udržuje referenční základní rovinu společnou. Analogové signály jsou vedeny v analogové sekci a digitální signály jsou vedeny v digitální sekci, takže signály jsou na svém vlastním místě.
Pro simulaci EMI celých systémů pro velké a složité velmi rozsáhlé, automobilové, mobilní a letecké systémy lze použít software Clarity™ 3D Transient Solver.
Clarity 3D Transient Solver zvyšuje rychlost simulace návrhů elektromagnetického rušení (EMI) až 10krát oproti tradičním 3D řešičům polí a má téměř neomezené možnosti simulace. Clarity 3D Transient Solver, založený na technologii masivně paralelního maticového řešiče Cadence, umožňuje časově náročným a nákladným anechoickým laboratořím provádět testování prototypů EMC, simulovat velké návrhy, které byly dříve považovány za nepraktické nebo neřešitelné, zkracující cykly návrhu a urychlující čas.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., založená v roce 2010, je profesionální výrobce specializující se naSMT pick and place stroj, přelivová pec,stroj na tisk šablony, výrobní linka SMT a další produkty SMT.
Vlastnil vlastní obráběcí centrum, zkušený montér, tester a QC inženýři, aby zajistili silné schopnosti pro výrobu strojů NeoDen, kvalitu a dodávky.
3 různé R&D týmy s celkem 25 plus profesionálními R&D inženýry, aby zajistily lepší a pokročilejší vývoj a nové inovace.
Kvalifikovaní a profesionální technici podpory a služeb v angličtině, aby byla zajištěna rychlá odezva do 8 hodin, řešení poskytuje do 24 hodin.
Jedinečný mezi všemi čínskými výrobci, kteří zaregistrovali a schválili CE od TUV NORD.