PCB 회로 기판 설계의 간섭 측정

PCB 회로 기판 설계에서 간섭 대책을 찾고 계신다면 제대로 찾아 오셨습니다. 이러한 조치에는 차폐, 접지, 전송 라인 및 저역 통과 필터가 포함됩니다. 이러한 조치는 전자파 및 노이즈를 방지하고 전자 제품의 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

차폐

차폐는 PCB 회로 기판 설계 프로세스에서 중요한 부분입니다. 차폐는 전자파 간섭(EMI)이 회로 기판에 간섭하는 것을 방지합니다. EMI는 회로 기판 자체보다 주파수가 높은 전기 신호로 인해 발생합니다. 회로 기판의 금속 실드나 캔은 이러한 종류의 간섭을 차단하는 데 도움이 됩니다. 차폐는 보드가 아날로그 회로용으로 설계되었든 디지털용으로 설계되었든 관계없이 PCB 설계의 중요한 측면입니다.

일반적으로 차폐 재료는 여러 개의 구리 층으로 구성됩니다. 이러한 구리 층은 스티치 비아로 서로 연결되고, 차폐 층은 그 사이에 끼워져 있습니다. 솔리드 구리 층은 더 높은 차폐 효과를 제공하는 반면, 교차 해치 구리 층은 유연성을 저하시키지 않으면서 차폐 효과를 제공합니다.

차폐 재료는 종종 구리 또는 주석으로 만들어집니다. 이러한 금속은 회로를 보드의 나머지 부분과 분리하기 때문에 회로를 차폐하는 데 유용합니다. 차폐는 또한 플렉시블 회로의 두께를 변경할 수 있습니다. 결과적으로 굽힘 용량을 낮출 수 있습니다. 회로 기판의 유연성에는 일정한 한계가 있으므로 차폐 재료는 신중하게 선택해야 합니다.

접지

PCB 회로 기판 설계에서 접지는 신호 무결성을 유지하고 EMI를 최소화하는 데 중요합니다. 기준 접지면은 신호의 깨끗한 리턴 경로를 제공하고 고속 회로를 EMI로부터 보호합니다. 적절한 PCB 접지는 전원 회로에도 도움이 될 수 있습니다. 그러나 시작하기 전에 PCB 회로 설계에서 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다.

먼저, 전원 플레인에서 아날로그 접지 지점을 분리하세요. 이렇게 하면 전원 플레인의 전압 스파이크를 방지할 수 있습니다. 또한 디커플링 커패시터를 보드 전체에 분산 배치합니다. 디지털 컴포넌트의 경우 전원 플레인과 동일한 값의 디커플링 커패시터를 사용해야 합니다. 둘째, 접지면을 두 개 이상의 레이어에 분산시키면 루프 면적이 증가하므로 피하세요.

접지면은 전자 부품에 너무 가깝지 않아야 합니다. 전자기 유도(EMI)는 두 개의 트레이스가 너무 가깝게 배치되면 신호가 결합되는 원인이 됩니다. 이 현상을 크로스토크라고 합니다. 접지면은 크로스토크를 최소화하고 EMI를 줄이도록 설계되었습니다.

전송 라인

전송 라인은 보드의 기능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 PCB 회로 기판 설계에 중요합니다. 전송 라인의 특성에는 특성 임피던스와 전파 지연이 포함됩니다. 이러한 매개변수를 제어하지 않으면 신호 반사 및 전자기 노이즈가 발생할 수 있습니다. 이로 인해 신호 품질이 저하되고 회로 기판의 무결성이 손상될 수 있습니다.

전송 라인은 스트립 라인과 동일 평면 도파관 등 다양한 모양을 가질 수 있습니다. 각 유형의 전송선에는 특성 임피던스가 있으며, 이는 전도성 스트립의 폭과 두께에 따라 결정됩니다. 다른 유형의 전송선과 달리 스트립 라인은 전도성 스트립이 두 개의 다른 층 사이에 내장될 수 있으므로 단일 접지면이 필요하지 않습니다.

또 다른 유형의 전송 라인은 마이크로스트립으로, 일반적으로 PCB 회로 기판의 가장 바깥층에 사용됩니다. 이러한 유형의 트레이스는 주파수에 따라 달라지는 높은 특성 임피던스를 제공합니다. 이러한 임피던스의 차이는 반대 방향으로 이동하는 신호의 반사로 이어집니다. 이러한 효과를 방지하려면 임피던스가 소스의 출력 임피던스와 같아야 합니다.

저역 통과 필터

저역 통과 필터는 저주파에서 전파 등의 신호를 필터링하는 데 사용됩니다. PCB 회로 기판 설계에서 커패시터를 저역 통과 필터로 사용하면 회로의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 Rogers 4003 인쇄 회로 기판 재료를 항상 사용할 수 있는 것은 아니며 시중에서 항상 구할 수 있는 것은 아닙니다.

페라이트는 일반적으로 저역 통과 필터로 사용되지만, 이 소재는 DC 전류에 노출되면 포화 상태에 빠지기 쉽습니다. 따라서 회로 임피던스가 페라이트의 임피던스보다 높으면 저역 통과 소자로 사용할 수 없는 경우도 있습니다.

칩 구성 요소를 납땜하는 방법

수작업 납땜

수작업 납땜은 부품에 열과 압력을 가하여 강력한 결합을 형성하는 것입니다. 웨이브 납땜기나 리플로우 납땜기와 달리 수작업 납땜은 납땜 인두와 납땜 스테이션을 갖춘 개인이 수행합니다. 수작업 납땜은 소형 부품이나 수리 및 재작업에 사용할 수 있습니다.

납땜을 시작하려면 납땜 인두 팁을 칩의 리드 또는 접점에 대고 있습니다. 그런 다음 납땜 인두의 끝을 리드에 대고 납땜합니다. 그런 다음 납땜이 흐를 때까지 리드를 가열하고 납땜합니다. 납땜이 리드 또는 접점 전체를 덮도록 합니다. 툼스톤 현상을 방지하려면 칩의 한쪽 면에 너무 오래 열을 가하지 마세요. 그렇지 않으면 납땜이 반대쪽으로 리플로우됩니다.

수작업 납땜 공정은 일반적으로 프로토타입 조립의 마지막 단계입니다. 써멀트론 솔더링 도구를 사용하면 스루홀 및 표면 실장 부품 모두에서 미세한 디테일을 마무리할 수 있습니다. 수작업 납땜을 사용할 때는 온도 조절 인두를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 온도 조절이 되지 않는 인두를 사용하면 안정적인 전기 조인트가 생성되지 않습니다.

스루홀 납땜

스루홀 납땜은 리드선으로 부품을 조립하는 공정입니다. 납선은 플라이어를 사용하여 구멍에 삽입되며, 플라이어는 부품의 몸체에 고정됩니다. 리드선을 스루홀에 삽입할 때 리드선에 부드럽게 압력을 가하는 것이 중요합니다. 이 과정을 통해 칩 구성 요소의 리드가 과도하게 늘어나지 않도록 합니다. 과도하게 늘어나면 PCB의 다른 구성 요소 배치에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 전체 스루홀 납땜 공정의 외관에도 영향을 미칠 수 있습니다.

납땜하기 전에 칩 부품의 표면을 청소하는 것이 중요합니다. 칩 부품을 청소하려면 3M Scotch-Brite 패드 또는 사인 등급 스틸 울을 사용할 수 있습니다. 수용성 플럭스는 PCB 또는 스루홀 부품을 산화시킬 수 있으므로 올바른 납땜 플럭스를 사용하는 것이 중요합니다.

무연 납땜

무연 납땜은 무연 땜납과 더 높은 와트의 납땜 인두를 사용하는 공정입니다. 최적의 성능을 달성하려면 납땜 온도가 칩 구성 요소에 충분한 열을 전달할 수 있을 만큼 충분히 높아야 합니다. 필요한 온도는 부품의 부피, 열 질량 및 보드 공차에 따라 달라집니다.

무연 납땜의 첫 번째 단계는 칩 부품이 무연 납땜과 호환되는지 확인하는 것입니다. 이 과정에 복잡한 문제가 없는 것은 아닙니다. 일부 칩 구성 요소는 납땜성을 위해 주석-납 합금으로 코팅되어 있습니다. 그러나 이러한 유형의 코팅은 환경 법규를 위반합니다. 다행히도 일부 칩 제조업체는 주석-납 부품에 무연 솔더를 사용하는 방법을 찾아냈습니다. 이를 이전 버전과의 호환성이라고 합니다.

칩 구성 요소를 무연으로 만드는 또 다른 방법은 니켈 납을 사용하는 것입니다. 니켈 납은 주석 납 땜납과 함께 수년 동안 사용되어 왔습니다. 또 다른 옵션은 Ni-Pd-Au 솔더입니다. 그러나 Ni-Pd-Au는 주석과 같은 방식으로 습윤할 수 없습니다.

무연 솔더의 플럭스

플럭스는 납땜 공정 중에 사용되는 전처리제입니다. 플럭스는 칩 구성 요소 간의 금속 결합을 촉진하여 솔더 조인트가 스트레스에 반응하여 부러지거나 흔들리지 않도록 합니다. 또한 표면의 산화를 제거하여 납땜이 표면 위로 흐르는 과정인 습윤을 용이하게 합니다.

플럭스 잔류물은 PCB 어셈블리의 부식 및 수지상 성장으로 이어질 수 있습니다. 칩 구성 요소를 납땜한 후에는 좋은 플럭스 제거제로 잔여물을 깨끗이 닦아내야 합니다. 최상의 결과를 얻으려면 기판을 청소할 때 기판을 기울여 여분의 용제가 기판에서 흘러내리도록 합니다. 보풀이 없는 물수건이나 말총 브러시를 사용하여 보드를 부드럽게 문질러 닦을 수 있습니다.

플럭스는 무연 땜납의 중요한 구성 요소입니다. 금속 표면을 깨끗하게 하여 우수한 금속 결합을 보장합니다. 납땜 접합이 불량하면 부품 고장으로 인해 많은 비용이 발생할 수 있습니다. 다행히도 플럭스는 납땜 전과 공정 중에 사용할 수 있는 화학 세정제입니다.

여분의 땜납 청소

칩 부품을 납땜할 때 여분의 땜납을 제거해야 하는 경우가 종종 있습니다. 하지만 이미 도포된 땜납을 제거하기는 어려울 수 있습니다. 일단 땜납이 부품에 부착되면 이미 두세 번 가열되었을 것입니다. 재가열할 때마다 금속의 물리적 구성이 달라집니다. 그 결과 땜납은 점점 더 부서지기 쉽습니다. 이를 방지하려면 오래된 땜납을 제거하고 새 땜납으로 교체하는 것이 가장 좋습니다.

또 다른 옵션은 땜납 브레이드를 사용하여 칩 구성 요소에서 과도한 땜납을 제거하는 것입니다. 이렇게 하려면 부품 위에 땜납을 땋고 납땜 인두를 땜납에 대고 몇 초간 기다립니다. 그런 다음 납땜 브레이드를 제거합니다.

PCB 레이아웃의 6가지 기본 규칙

PCB 레이아웃에는 여러 레이어로 회로를 설계하는 것이 포함됩니다. PCB 설계의 몇 가지 기본 규칙은 다음과 같습니다: 여러 접지면을 피합니다. 아날로그 회로 신호는 직접적이고 짧게 만듭니다. 단일 PCB에 3개의 커패시터를 사용하지 않습니다. 다층 PCB 설계 및 다층 PCB 설계 방법에 대한 기사도 읽어보실 수 있습니다.

다층 PCB 설계

다층 PCB를 설계할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 그 중 하나는 구리 트레이스가 신호 및 전력 무결성을 유지해야 한다는 것입니다. 그렇지 않으면 전류 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 제어 임피던스 트레이스를 사용해야 합니다. 이러한 트레이스는 과열을 방지하기 위해 평소보다 두꺼워야 합니다.

원하는 것이 명확해지면 PCB 설계를 시작할 수 있습니다. 다층 PCB 설계의 첫 번째 단계는 회로도를 만드는 것입니다. 회로도는 전체 설계의 기초가 됩니다. 회로도 편집기 창을 열어 시작하세요. 그런 다음 필요에 따라 세부 사항을 추가하고 회전할 수 있습니다. 회로도가 정확한지 확인하세요.

Creating a single ground plane

Creating a single ground plane on a PCB layout helps reduce the amount of nonuniform voltages across a circuit board. This is accomplished by creating vias or through holes to connect the ground plane with other parts of the board. It also helps reduce noise produced by variations in return current.

While defining a ground plane on a PCB, it is crucial to ensure that the ground plane is not covered with conductive rings because this can lead to electromagnetic interference or even ground loops. Ideally, the ground plane should be located under electronic components. It may be necessary to rearrange the placement of some traces and components to fit the ground plane.

Keeping analog circuit signals direct and short

When implementing a PCB layout for analog circuits, it is important to keep the analog signal traces short and direct. In addition, analog components must be located near each other, which will simplify direct routing. Keeping noisy analog components close to the center of the board will also help reduce noise.

In addition to keeping analog circuit signals direct and short, designers should also avoid obstructing the return paths. Plane splits, vias, slots, and cutouts can cause noise as the analog signal seeks the shortest path back to its origin. As a result, the signal can wander near the ground plane, generating significant noise.

Avoiding three distinct capacitors

When designing a PCB layout, it is best to avoid placing three distinct capacitors on power pins. This arrangement may lead to more problems than it solves. One way to avoid three distinct capacitors is to use traces and coffer fill. Then, place them as close to the device’s pin as possible.

This is not always possible, however, since the distance between traces is not always what was calculated during the design phase. This is a common problem that can lead to problems during the assembly process. When considering placement, remember that the placement of each component is crucial to its functionality.

Using power layer copper

Using power layer copper in PCB layout requires proper planning. In this part of the board, you must allocate a specific area of the board for power network. You can also use inner layer division to allocate this area. To add this layer, you should use the command “PLACE-SPLIT PLANE” and then select the network to be allocated for split. Once you have the power layer area allocated, you can then use the copper paving technique to place the copper in the split area.

In addition to achieving even copper coverage, you must make sure that the thickness of the board is compatible with its core. Using the power plane symmetry alone will not guarantee a perfect copper coverage, as the copper in this part will tear when contour routing. Copper up to the board edge also will not be compatible with scoring (V-cut) techniques. To avoid this issue, it is recommended that you indicate the copper zone on the mechanical layer and that it has a minimum width of 0.5mm.

Using a list of guidelines to place components on a PCB

Using a list of guidelines to place a component on a PCB can help minimize the overall cost of developing a new product while shortening the product development cycle. These guidelines also help ensure a smooth transition from prototype to production. These guidelines are applicable to both analog and digital circuits.

Most board designers follow a set of guidelines when designing a PCB. For example, a typical board design rule is to minimize the length of digital clock traces. However, many designers do not fully understand the rationale behind these guidelines. Among other things, high-speed traces must not cross gaps in the signal return plane.

관개 펌프를 채운 후의 EMI 성능 저하

관개 펌프 충전 후 EMI 저하를 분석하는 방법에는 방사선과 전도의 두 가지가 있습니다. 충전 후 EMI 성능 저하는 접착제 재료의 유형과 입력 접지 프로세스가 수행되는 방식에 따라 달라집니다. 에탄올과 물에 의해 EMI 저하가 악화됩니다.

충전 후 EMI 성능 저하

파워 서플라이를 충전한 후의 EMI 성능 저하를 흔히 '충전 효과'라고 하는데, 이는 파워 서플라이를 충전한 후 EMI 감도가 저하되는 것을 설명합니다. 성능 저하는 방사 및 전도의 조합으로 발생합니다. '충전 효과'는 파워 서플라이를 구성하는 재료가 일련의 변화를 겪기 때문에 발생합니다. 이러한 변화 중 일부는 바람직하지 않을 수 있지만 다른 변화는 유익할 수 있습니다.

원치 않는 전자기 에너지(EMI)는 유도 및 정전용량 결합을 통해 공간으로 전파되는 방사선을 말합니다. 이 원치 않는 에너지는 전자 기기에 유해하며 기기의 기능에 영향을 미칩니다. 이 방사선은 비전도성이며, 이는 신호가 금속이나 기타 물질을 통해 전도되지 않는다는 것을 의미합니다. 신호가 먼 거리를 이동할 때 전파는 파동 형태로 이루어집니다. 파동은 먼 거리에서는 방사선 장에 의해 지배되는 반면, 표면 가까운 거리에서는 유도 장이 지배적입니다. 반면 비이온화 방사선은 가스를 이온화하지 않으며 전자 장치에 영향을 미치지 않습니다. 비이온화 방사선의 예로는 RF, 전자렌지, 적외선, 가시광선 등이 있습니다.

정전기는 또 다른 EMI 소스입니다. 이 노이즈의 원인을 파악하기는 어렵지만 번개와 같은 자연적인 소스에서 발생할 수 있습니다. 전자파는 전자 장치의 성능에 영향을 미칠 뿐만 아니라 많은 시스템에서 안전 문제를 일으킬 수 있습니다. EMI의 가장 일반적인 원인은 정전기 방전입니다. 비전문가는 이러한 유형의 노이즈를 라디오 정전기, 왜곡된 텔레비전 수신, 오디오 시스템의 클릭 소리로 인식합니다.

물을 채운 후 EMI 성능 저하

전원 공급 장치 스위칭 후 물을 채운 후의 EMI 성능 저하는 복사 및 전도의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 물을 채운 후의 EMI 성능 저하는 일반적으로 입력 접지의 온도와 물 충전 커패시터를 만드는 데 사용되는 전도성 재료의 변화에 의해 유발됩니다. 전도성 재료에는 고유 전기 전도도가 가장 높은 알루미늄 및 구리 섬유가 포함됩니다. 그러나 이러한 섬유의 표면은 산화되기 쉬우므로 구성 요소의 전도도에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 일부 부도덕한 판매자는 일관된 제품을 제공하지 않을 수도 있습니다.

전자파는 전기 제품의 안전과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 원치 않는 신호는 무선 통신을 방해하고 주변 장비의 오작동을 일으킬 수 있습니다. 따라서 전자기파 차폐는 전자 기기의 필수 요건입니다. EMI 차폐에는 다양한 방법과 재료가 사용됩니다. 아래는 그 중 일부입니다:

연속형 탄소 섬유 복합재는 불연속형 탄소 섬유 복합재보다 더 나은 EMI SE를 나타내며 전도성이 우수합니다. 탄소 매트릭스가 있는 연속 탄소 섬유 복합재는 124dB의 EMI SE를 나타냅니다. 반면에 불연속 탄소 섬유는 복합재의 SE를 크게 감소시킵니다.

스위칭 전원 공급 장치는 선형 레귤레이터에 비해 효율성이 개선되었지만 여전히 불연속 전류를 발생시켜 시스템의 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 전도성 노이즈의 경우 방사성 노이즈보다 EMI 분석을 수행하기가 더 쉽습니다. 전도성 노이즈는 표준 회로 분석 기법을 사용하여 평가할 수 있습니다.

에탄올 충전 후 EMI 성능 저하

전자파 간섭(EMI)은 다양한 방식으로 전자 부품과 장치에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 커패시터가 공칭 전압보다 높은 전압 피크에 노출되면 유전체 성능이 저하될 수 있습니다. 이러한 열화는 부품의 특성에 따라 오작동 또는 화상을 초래할 수 있습니다.

전자기 간섭은 현대 기술에서 흔히 발생하는 문제입니다. 전자기 간섭은 전자 장치의 오작동을 유발하고 통신 시스템을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 간섭은 모터 브러시, 전원 회로 스위치, 유도성 및 저항성 부하, 릴레이 및 회로 차단에서 발생하는 스파크 등 다양한 원인으로 인해 발생합니다. 아주 적은 양의 전자파도 전자 장치의 성능을 저하시키고 안전을 저해할 수 있습니다. 가장 일반적인 EMI 원인은 정전기 방전(ESD)이며, 많은 사람들이 라디오 방송국의 정전기, 왜곡된 텔레비전 수신, 오디오 시스템의 클릭 소리로 인식하고 있습니다.

스위칭 전원 공급 장치에서도 EMI가 발생할 수 있습니다. 이러한 전원 공급 장치는 강력한 EMI 발생원이므로 세심한 제어가 필요합니다. EMI의 위험을 줄이려면 이러한 전원 공급 장치의 출력 노이즈를 정량화하는 것이 중요합니다. 이는 시간과 비용이 많이 드는 프로세스입니다.

몇 가지 저항을 사용하여 멀티미터의 정확도를 개선하는 방법

To improve the accuracy of your multimeter, you can use a few resistors and components. They should be held in place so that they stay in contact with the multimeter’s probes. Do not touch the resistors or components with your hands, as this will result in inaccurate readings. To avoid this problem, attach the components to a breadboard or use alligator clips to keep them in place.

Using shunt resistors

The resistance value of a shunt resistor is expressed in microOhms. The resistance of a shunt resistor is usually very small. Using this type of resistor improves the accuracy of the multimeter because it does not introduce undesired effects from lead resistance. It is important to use it with a Kelvin connection, however, because the resistance of shunt resistors tends to drift with the ambient temperature.

Multimeters are sensitive to load voltage, so operators must be vigilant about the burden voltage and resolution. Infrequent testing can result in unexpected product failures. Shunt resistors improve the accuracy of the multimeter by providing additional resolution. This is particularly useful for bench multimeters, which are capable of full-scale measurements.

Setting the correct range on an analog multimeter

To set the correct range on an analog multimeter, start by setting the ohms unit to its lowest value. In general, the resistance reading should be between 860 and 880 ohms. Alternatively, you can use the lower resistance range of 200 ohms for learning and practice.

A manual-ranging multimeter features a knob with many selection options. These are usually marked with metric prefixes. Auto-ranging multimeters, on the other hand, are automatically set to the appropriate range. In addition, they have a special “Logic” test function to measure digital circuits. For this function, you connect the red (+) lead to the anode and the black (-) lead to the cathode.

It may seem daunting to set the range on an analog multimeter, especially if you’ve never used one before. However, this task is surprisingly simple and can be done with a few resistors. As long as you’re aware of the different ranges, you’ll be more successful with this task.

Using precision current sensing resistors

The accuracy of a multimeter can be improved by using precision current sensing resistors. These components can be purchased in different styles. They are useful for applications where the correct amount of current entering and leaving a battery is necessary. They are also helpful for applications where temperature sensitivity is a concern.

The optimum footprint is C, with an expected measurement error of 1%. Recommended footprint dimensions are shown in Figure 6. The routing of the sensor trace also plays an important role in determining measurement accuracy. The highest accuracy is achieved when the sense voltage is measured at the resistor’s edge.

A current-sensing resistor is a low-value resistor that detects the flow of current and converts it to a voltage output. It is usually very low in resistance and therefore minimizes power loss and voltage drop. Its resistance value is usually on the milliohm scale. This type of resistor is similar to standard electrical resistors, but it is designed to measure the current in real time.

Touching the resistor or probe with your fingers

Multimeters also have a special feature that detects the positive and negative leads on a battery or power supply. Holding the multimeter probe against the lead for a few seconds will allow you to determine whether the current flowing through it is positive or negative. The red probe is connected to the positive battery terminal or wire.

When using a multimeter to measure resistance, you should make sure that the circuit is not powered on. Otherwise, you may receive an inaccurate reading. Remember that resistance is not as important as knowing how to measure it. Moreover, the current flowing in the circuit may damage the multimeter.

Testing continuity between holes on a breadboard

Before you measure resistance between holes on a breadboard, you should first check the breadboard’s connectivity. The test method is known as continuity check, and is a simple way to determine whether two connections are compatible. The breadboard has holes with a metal spring clip beneath each one. Connect the probes of your multimeter to both of these points. If you’re having trouble finding a conductive path between these points, attach a few resistors between the breadboard and the multimeter.

If you’re using a multimeter with a programmable feature, you can make it more accurate by testing continuity between a few holes at a time. To do this, insert the probes in the “+” and “-” columns of the breadboard and then measure the resistance across them. If the resistance is infinite, then the two rows are not connected.