Pomiary zakłóceń w projektowaniu obwodów drukowanych PCB

Jeśli szukasz środków przeciwzakłóceniowych w projektowaniu obwodów drukowanych, trafiłeś we właściwe miejsce. Środki te obejmują ekranowanie, uziemienie, linie transmisyjne i filtry dolnoprzepustowe. Środki te mogą pomóc w zapobieganiu zakłóceniom EMI i szumom, a także poprawić wydajność produktów elektronicznych.

Ekranowanie

Ekranowanie jest ważną częścią procesu projektowania płytek drukowanych. Zapobiega ono zakłóceniom elektromagnetycznym (EMI) na płytce drukowanej. EMI jest powodowane przez sygnały elektryczne, które często mają wyższą częstotliwość niż sama płytka drukowana. Metalowe osłony lub puszki na płytce drukowanej pomagają blokować tego rodzaju zakłócenia. Ekranowanie jest ważnym aspektem projektowania PCB, niezależnie od tego, czy płytka jest przeznaczona dla obwodów analogowych czy cyfrowych.

Zazwyczaj materiał ekranujący składa się z kilku warstw miedzi. Te warstwy miedzi są połączone ze sobą za pomocą zszytych przelotek, a warstwa ekranująca jest umieszczona pomiędzy nimi. Solidna warstwa miedzi zapewnia lepsze ekranowanie, podczas gdy warstwy miedzi z poprzecznymi nacięciami zapewniają ekranowanie bez uszczerbku dla elastyczności.

Materiały ekranujące są często wykonane z miedzi lub cyny. Metale te są przydatne do ekranowania obwodów, ponieważ izolują je od reszty płytki. Ekranowanie może również zmienić grubość elastycznego obwodu. W rezultacie może to obniżyć zdolność zginania. Materiały ekranujące należy wybierać ostrożnie, ponieważ istnieją pewne ograniczenia dotyczące elastyczności płytki drukowanej.

Uziemienie

Uziemienie w projekcie płytki drukowanej jest ważne dla zachowania integralności sygnału i zminimalizowania zakłóceń elektromagnetycznych. Płaszczyzna uziemienia referencyjnego zapewnia czystą ścieżkę powrotną dla sygnałów i chroni szybkie obwody przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Prawidłowe uziemienie PCB może również pomóc w obwodach zasilania. Przed rozpoczęciem projektowania obwodu PCB należy jednak wziąć pod uwagę kilka czynników.

Po pierwsze, należy odizolować analogowe punkty uziemienia od płaszczyzny zasilania. Może to zapobiec skokom napięcia na płaszczyźnie zasilania. Ponadto należy rozmieścić kondensatory odsprzęgające na całej płycie. W przypadku komponentów cyfrowych należy użyć kondensatora odsprzęgającego o tej samej wartości co płaszczyzna zasilania. Po drugie, unikaj rozmieszczania płaszczyzny uziemienia na więcej niż jednej warstwie, co zwiększy obszar pętli.

Płaszczyzny uziemienia nie powinny znajdować się zbyt blisko komponentów elektronicznych. Indukcja elektromagnetyczna (EMI) powoduje sprzężenie sygnałów, jeśli dwie ścieżki są umieszczone zbyt blisko siebie. Zjawisko to znane jest jako przesłuch. Płaszczyzny uziemienia są zaprojektowane tak, aby zminimalizować przesłuch i zmniejszyć EMI.

Linie przesyłowe

Linie transmisyjne są ważne w projektowaniu płytek drukowanych, ponieważ mogą wpływać na funkcjonalność płytki. Właściwości linii transmisyjnej obejmują impedancję charakterystyczną i opóźnienie propagacji. Jeśli parametry te nie są kontrolowane, mogą powodować odbicia sygnału i szum elektromagnetyczny. Spowoduje to obniżenie jakości sygnału i może zagrozić integralności płytki drukowanej.

Linie transmisyjne mogą mieć różne kształty, w tym linie paskowe i falowody koplanarne. Każdy typ linii transmisyjnej ma charakterystyczną impedancję, która jest określana przez szerokość i grubość paska przewodzącego. W przeciwieństwie do innych typów linii transmisyjnych, linie paskowe nie wymagają pojedynczej płaszczyzny uziemienia, ponieważ ich pasek przewodzący może być osadzony między dwiema różnymi warstwami.

Innym rodzajem linii transmisyjnej są mikropaski, które są zwykle stosowane na najbardziej zewnętrznej warstwie płytki drukowanej. Tego typu ścieżki oferują wysoką impedancję charakterystyczną, która zmienia się wraz z częstotliwością. Ta różnica w impedancji prowadzi do odbicia sygnału, który przemieszcza się w przeciwnym kierunku. Aby uniknąć tego efektu, impedancja musi być równa impedancji wyjściowej źródła.

Filtry dolnoprzepustowe

Filtry dolnoprzepustowe służą do filtrowania sygnałów o niskich częstotliwościach, takich jak fale radiowe. Użycie kondensatorów jako filtrów dolnoprzepustowych w projekcie płytki drukowanej PCB może poprawić wydajność obwodu. Jednak nie zawsze jest możliwe użycie materiału płytki drukowanej Rogers 4003 i nie zawsze jest on dostępny na rynku.

Ferryty są powszechnie stosowane jako filtry dolnoprzepustowe, ale materiał ten jest podatny na nasycenie, gdy jest wystawiony na działanie prądu stałego. W związku z tym nie zawsze jest możliwe użycie go jako elementu dolnoprzepustowego, jeśli impedancja obwodu jest wyższa niż impedancja ferrytu.