Häiriötoimenpiteet PCB-piirilevysuunnittelussa

Jos etsit häiriötoimenpiteitä PCB-piirilevysuunnittelussa, olet tullut oikeaan paikkaan. Näihin toimenpiteisiin kuuluvat suojaus, maadoitus, siirtojohdot ja alipäästösuodattimet. Nämä toimenpiteet voivat auttaa estämään sähkömagneettista häiriötä ja kohinaa sekä parantamaan elektroniikkatuotteidesi suorituskykyä.

Suojaus

Suojaus on tärkeä osa PCB-piirilevyn suunnitteluprosessia. Se estää EMI:tä eli sähkömagneettisia häiriöitä häiritsemästä piirilevyä. EMI:n aiheuttavat sähköiset signaalit, joiden taajuus on usein korkeampi kuin itse piirilevyn. Piirilevyn metallisuojat tai -purkit auttavat estämään tämäntyyppisiä häiriöitä. Suojaus on tärkeä osa piirilevysuunnittelua riippumatta siitä, onko levy suunniteltu analogisille vai digitaalisille piireille.

Tyypillisesti suojamateriaali koostuu useista kuparikerroksista. Nämä kuparikerrokset on yhdistetty toisiinsa ommelluilla läpivienneillä, ja suojauskerros on niiden välissä. Kiinteä kuparikerros tarjoaa paremman suojauksen, kun taas ristiin rasteroidut kuparikerrokset tarjoavat suojauksen joustavuudesta tinkimättä.

Suojamateriaalit on usein valmistettu kuparista tai tinasta. Nämä metallit ovat käyttökelpoisia piirien suojaamiseen, koska ne eristävät ne muusta levystä. Suojaus voi myös muuttaa joustavan piirin paksuutta. Tämän seurauksena se voi alentaa taivutuskapasiteettia. Suojausmateriaalit on valittava huolellisesti, koska piirilevyn taipuisuudella on tietyt rajat.

Maadoitus

Maadoitus PCB-piirilevysuunnittelussa on tärkeää signaalin eheyden ylläpitämiseksi ja EMI: n minimoimiseksi. Vertailumaadoitustaso tarjoaa signaalille puhtaan paluupolun ja suojaa nopeat piirit EMI:ltä. Asianmukainen piirilevyn maadoitus voi auttaa myös virtapiirien kanssa. PCB-piirien suunnittelussa on kuitenkin useita tekijöitä, jotka on otettava huomioon ennen kuin aloitat.

Eristä ensin analogiset maadoituspisteet virtatasosta. Näin voidaan estää jännitepiikit tehotasolla. Jaa lisäksi purkauskondensaattoreita koko levylle. Digitaalisten komponenttien kohdalla kannattaa käyttää purkauskondensaattoria, jonka arvo on sama kuin tehotasossa. Toiseksi, vältä maatason jakamista useammalle kuin yhdelle kerrokselle, mikä kasvattaa silmukan pinta-alaa.

Maadoitustasot eivät saa olla liian lähellä elektronisia komponentteja. Sähkömagneettinen induktio (EMI) aiheuttaa signaalien kytkeytymistä, jos kaksi johtoa sijoitetaan liian lähelle toisiaan. Tätä ilmiötä kutsutaan ristikkäisääneksi. Maatasot on suunniteltu minimoimaan ristikkäisäänet ja vähentämään sähkömagneettista häiriötä.

Siirtojohdot

Siirtolinjat ovat tärkeitä PCB-piirilevyn suunnittelussa, koska ne voivat vaikuttaa levyn toimivuuteen. Siirtolinjan ominaisuuksiin kuuluvat ominaisimpedanssi ja etenemisviive. Jos näitä parametreja ei hallita, ne voivat aiheuttaa signaalin heijastuksia ja sähkömagneettista kohinaa. Tämä heikentää signaalin laatua ja voi vaarantaa piirilevyn eheyden.

Siirtojohdot voivat olla erimuotoisia, kuten nauhalinjoja ja koplanaarisia aaltojohtimia. Kullakin siirtojohtotyypillä on ominaisimpedanssi, joka määräytyy johtavan nauhan leveyden ja paksuuden mukaan. Muista siirtojohtotyypeistä poiketen raitajohdot eivät vaadi yhtä maatasoa, koska niiden johtava kaistale voi olla upotettu kahden eri kerroksen väliin.

Toinen siirtojohtotyyppi on mikroliuska, jota käytetään tyypillisesti piirilevyn uloimmassa kerroksessa. Tämäntyyppiset jäljet tarjoavat korkean ominaisimpedanssin, joka vaihtelee taajuuden mukaan. Tämä impedanssin ero johtaa signaalin heijastumiseen, joka kulkee vastakkaiseen suuntaan. Tämän vaikutuksen välttämiseksi impedanssin on oltava yhtä suuri kuin lähteen lähtöimpedanssi.

Alipäästösuodattimet

Alipäästösuodattimia käytetään signaalien, kuten radioaaltojen, suodattamiseen matalilla taajuuksilla. Kondensaattoreiden käyttäminen alipäästösuodattimina piirilevysuunnittelussa voi parantaa piirin suorituskykyä. Aina ei kuitenkaan ole mahdollista käyttää Rogers 4003 -piirilevymateriaalia, eikä sitä ole aina saatavilla markkinoilla.

Ferriittejä käytetään yleisesti alipäästösuodattimina, mutta tämä materiaali on altis kyllästymiselle, kun se altistuu tasavirralle. Näin ollen sitä ei aina voida käyttää alipäästöelementtinä, jos piirin impedanssi on suurempi kuin ferriitin impedanssi.