Interferentiemaatregelen bij het ontwerp van printplaten

Als je op zoek bent naar maatregelen tegen interferentie bij het ontwerp van printplaten, dan ben je hier aan het juiste adres. Deze maatregelen omvatten afscherming, aarding, transmissielijnen en laagdoorlaatfilters. Deze maatregelen kunnen EMI en ruis helpen voorkomen en de prestaties van uw elektronische producten verbeteren.

Afscherming

Afscherming is een belangrijk onderdeel van het ontwerpproces van printplaten. Het voorkomt dat EMI, of elektromagnetische interferentie, interfereert met de printplaat. EMI wordt veroorzaakt door elektrische signalen die vaak een hogere frequentie hebben dan de printplaat zelf. Metalen schilden of blikken op de printplaat helpen dit soort interferentie te blokkeren. Afscherming is een belangrijk aspect van PCB-ontwerp, ongeacht of de printplaat ontworpen is voor analoge of digitale schakelingen.

Meestal bestaat het afschermingsmateriaal uit meerdere koperlagen. Deze koperlagen zijn met elkaar verbonden door middel van gestikte vias en de afschermingslaag zit ertussen geklemd. Een massieve koperlaag biedt een hogere afscherming, terwijl koperen lagen met kruisgleufjes afscherming bieden zonder de flexibiliteit in gevaar te brengen.

Afschermingsmaterialen zijn vaak gemaakt van koper of tin. Deze metalen zijn nuttig voor het afschermen van circuits, omdat ze ze isoleren van de rest van de printplaat. Afscherming kan ook de dikte van een flexibel circuit veranderen. Hierdoor kan de buigcapaciteit afnemen. Afschermingsmaterialen moeten zorgvuldig gekozen worden, omdat er bepaalde grenzen zijn aan hoe flexibel een printplaat kan zijn.

Aarding

Aarding bij het ontwerp van printplaten is belangrijk om de signaalintegriteit te behouden en EMI te minimaliseren. Een referentie-aardingsvlak biedt een schoon retourpad voor signalen en schermt hogesnelheidscircuits af van EMI. Een goede PCB-aarding kan ook helpen bij stroomcircuits. Er zijn echter verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het PCB circuitontwerp voordat u begint.

Isoleer eerst de analoge massapunten van de voedingsprint. Dit kan spanningspieken op de voedingsprint voorkomen. Verdeel bovendien ontkoppelcondensatoren over de printplaat. Voor digitale componenten gebruikt u best een ontkoppelcondensator met dezelfde waarde als de voedingsprintplaat. Ten tweede, vermijd het verdelen van de massaplaat over meer dan één laag, wat de lusoppervlakte zal vergroten.

Massaplaten mogen niet te dicht bij de elektronische componenten liggen. Elektromagnetische inductie (EMI) zorgt ervoor dat signalen gekoppeld worden als twee sporen te dicht bij elkaar geplaatst worden. Dit fenomeen staat bekend als overspraak. Aardvlakken zijn ontworpen om overspraak te minimaliseren en EMI te verminderen.

Transmissielijnen

Transmissielijnen zijn belangrijk voor het ontwerp van printplaten omdat ze de functionaliteit van de printplaat kunnen beïnvloeden. De eigenschappen van een transmissielijn omvatten karakteristieke impedantie en voortplantingsvertraging. Als deze parameters niet onder controle zijn, kunnen ze signaalreflecties en elektromagnetische ruis veroorzaken. Dit vermindert de signaalkwaliteit en kan de integriteit van de printplaat in gevaar brengen.

Transmissielijnen kunnen verschillende vormen hebben, waaronder striplijnen en coplanaire golfgeleiders. Elk type transmissielijn heeft een karakteristieke impedantie, die bepaald wordt door de breedte en dikte van de geleidende strip. In tegenstelling tot andere typen transmissielijnen hebben striplijnen geen enkele massaplaat nodig, omdat hun geleidende strip tussen twee verschillende lagen kan liggen.

Een ander type transmissielijn zijn microstrips, die meestal gebruikt worden op de buitenste laag van een printplaat. Deze types sporen hebben een hoge karakteristieke impedantie, die varieert met de frequentie. Dit verschil in impedantie leidt tot weerkaatsing van het signaal, dat de andere kant op gaat. Om dit effect te vermijden, moet de impedantie gelijk zijn aan de uitgangsimpedantie van de bron.

Laagdoorlaatfilters

Laagdoorlaatfilters worden gebruikt om signalen, zoals radiogolven, bij lage frequenties te filteren. Het gebruik van condensatoren als laagdoorlaatfilters in een printplaatontwerp kan de prestaties van een schakeling verbeteren. Het is echter niet altijd mogelijk om printplaatmateriaal van Rogers 4003 te gebruiken en het is niet altijd op de markt verkrijgbaar.

Ferrieten worden vaak gebruikt als laagdoorlaatfilters, maar dit materiaal is gevoelig voor verzadiging wanneer het wordt blootgesteld aan gelijkstroom. Daarom is het niet altijd mogelijk om het als een laagdoorlaatelement te gebruiken als de impedantie van het circuit hoger is dan de impedantie van het ferriet.