Opatření proti rušení při návrhu desek plošných spojů

Pokud hledáte opatření proti rušení při návrhu desek plošných spojů, jste na správném místě. Tato opatření zahrnují stínění, uzemnění, přenosové vedení a dolnopropustné filtry. Tato opatření mohou pomoci zabránit elektromagnetickému rušení a šumu a také zlepšit výkon vašich elektronických výrobků.

Stínění

Stínění je důležitou součástí procesu návrhu desek plošných spojů. Zabraňuje elektromagnetickému rušení (EMI), které zasahuje do desky plošných spojů. EMI je způsobeno elektrickými signály, které mají často vyšší frekvenci než samotná deska plošných spojů. Kovové štíty nebo plechovky na desce plošných spojů pomáhají blokovat tento druh rušení. Stínění je důležitým aspektem návrhu desek plošných spojů bez ohledu na to, zda je deska určena pro analogové nebo digitální obvody.

Stínicí materiál se obvykle skládá z několika vrstev mědi. Tyto měděné vrstvy jsou navzájem spojeny prošitými průchodkami a stínicí vrstva je vložena mezi ně. Plná měděná vrstva nabízí vyšší stínění, zatímco křížově šrafované měděné vrstvy poskytují stínění bez omezení flexibility.

Stínicí materiály jsou často vyrobeny z mědi nebo cínu. Tyto kovy jsou užitečné pro stínění obvodů, protože je izolují od zbytku desky. Stínění může také změnit tloušťku pružného obvodu. V důsledku toho může snížit kapacitu ohybu. Stínicí materiály by měly být vybírány pečlivě, protože existují určité limity, jak pružná může být deska s plošnými spoji.

Uzemnění

Uzemnění při návrhu desek plošných spojů je důležité pro zachování integrity signálu a minimalizaci elektromagnetického rušení. Referenční zemnicí rovina poskytuje čistou zpětnou cestu pro signály a chrání vysokorychlostní obvody před EMI. Správné uzemnění desek plošných spojů může pomoci také u napájecích obvodů. Před zahájením návrhu obvodů plošných spojů je však třeba zvážit několik faktorů.

Nejprve oddělte analogové zemnicí body od napájecí roviny. Tím zabráníte napěťovým špičkám na napájecí rovině. Kromě toho rozmístěte oddělovací kondenzátory po celé desce. U digitálních součástek byste měli použít oddělovací kondenzátor stejné hodnoty jako napájecí rovina. Za druhé, vyhněte se rozmístění zemnicí roviny na více než jedné vrstvě, což by zvětšilo plochu smyčky.

Uzemňovací roviny by neměly být příliš blízko elektronických součástek. Elektromagnetická indukce (EMI) způsobuje spojení signálů, pokud jsou dvě stopy umístěny příliš blízko sebe. Tento jev je znám jako přeslech. Zemní roviny jsou navrženy tak, aby minimalizovaly přeslechy a omezily EMI.

Přenosová vedení

Přenosová vedení jsou pro návrh desek plošných spojů důležitá, protože mohou ovlivnit funkčnost desky. Mezi vlastnosti přenosového vedení patří charakteristická impedance a zpoždění šíření. Pokud tyto parametry nejsou kontrolovány, mohou způsobovat odrazy signálu a elektromagnetický šum. To sníží kvalitu signálu a může ohrozit integritu desky s plošnými spoji.

Přenosová vedení mohou mít různé tvary, včetně páskových a koplanárních vlnovodů. Každý typ přenosového vedení má charakteristickou impedanci, která je určena šířkou a tloušťkou vodivého pásku. Na rozdíl od jiných typů přenosových vedení nevyžadují proužková vedení jedinou zemní rovinu, protože jejich vodivý pásek může být vložen mezi dvě různé vrstvy.

Dalším typem přenosového vedení jsou mikropásky, které se obvykle používají na vnější vrstvě desky plošných spojů. Tyto typy stop mají vysokou charakteristickou impedanci, která se mění s frekvencí. Tento rozdíl v impedanci vede k odrazu signálu, který se šíří opačným směrem. Aby se tomuto jevu zabránilo, musí být impedance rovna výstupní impedanci zdroje.

Nízkofrekvenční filtry

Dolnopropustné filtry se používají k filtrování signálů, například rádiových vln, na nízkých frekvencích. Použití kondenzátorů jako dolnopropustných filtrů v návrhu desky plošných spojů může zlepšit výkon obvodu. Ne vždy je však možné použít materiál desek s plošnými spoji Rogers 4003 a ne vždy je na trhu k dispozici.

Ferity se běžně používají jako dolnopropustné filtry, ale tento materiál je při vystavení stejnosměrnému proudu náchylný k nasycení. Proto jej není vždy možné použít jako nízkoprůchodový prvek, pokud je impedance obvodu vyšší než impedance feritu.