Измерение помех при проектировании печатных плат

Если вы ищете меры по устранению помех при проектировании печатных плат, то вы попали по адресу. К таким мерам относятся экранирование, заземление, линии передачи и низкочастотные фильтры. Эти меры помогут предотвратить возникновение электромагнитных помех и шумов, а также улучшить характеристики электронных изделий.

Экранирование

Экранирование является важной частью процесса проектирования печатных плат. Оно предотвращает воздействие на печатную плату электромагнитных помех (ЭМП), или электромагнитных наводок. ЭМИ вызываются электрическими сигналами, частота которых выше, чем частота самой печатной платы. Металлические экраны или банки на печатной плате помогают блокировать такого рода помехи. Экранирование является важным аспектом проектирования печатных плат, независимо от того, предназначена ли плата для аналоговых или цифровых схем.

Как правило, экранирующий материал состоит из нескольких медных слоев. Эти медные слои соединяются друг с другом с помощью прошитых каналов, а экранирующий слой располагается между ними. Сплошной медный слой обеспечивает более высокую степень экранирования, а медные слои с перекрестными штрихами - экранирование без снижения гибкости.

Экранирующие материалы часто изготавливаются из меди или олова. Эти металлы полезны для экранирования схем, поскольку изолируют их от остальной части платы. Экранирование может также изменить толщину гибкой схемы. Как следствие, это может привести к снижению изгибной способности. Экранирующие материалы следует выбирать тщательно, поскольку существуют определенные пределы гибкости печатной платы.

Заземление

Заземление при проектировании печатных плат важно для сохранения целостности сигналов и минимизации электромагнитных помех. Опорная плоскость заземления обеспечивает чистый обратный путь для сигналов и экранирует высокоскоростные цепи от ЭМИ. Правильное заземление печатной платы также может помочь при работе с цепями питания. Однако прежде чем приступить к проектированию печатной платы, необходимо учесть несколько факторов.

Во-первых, изолируйте аналоговые точки заземления от плоскости питания. Это позволит избежать скачков напряжения на плоскости питания. Кроме того, следует распределить развязывающие конденсаторы по всей плате. Для цифровых компонентов следует использовать развязывающий конденсатор той же величины, что и плоскость питания. Во-вторых, не следует распределять плоскость заземления более чем на одном слое, это увеличит площадь контура.

Плоскости заземления не должны располагаться слишком близко к электронным компонентам. Электромагнитная индукция (ЭМИ) приводит к сцеплению сигналов, если две трассы расположены слишком близко друг к другу. Это явление известно как перекрестные наводки. Плоскости заземления предназначены для минимизации перекрестных наводок и снижения уровня ЭМИ.

Линии электропередач

Линии передачи важны для проектирования печатных плат, поскольку они могут влиять на функциональность платы. Свойства линии передачи включают характеристический импеданс и задержку распространения. Если эти параметры не контролируются, они могут стать причиной отражения сигнала и возникновения электромагнитных шумов. Это снижает качество сигнала и может нарушить целостность печатной платы.

Линии передачи могут иметь различную форму, включая стриплинги и копланарные волноводы. Каждый тип линии передачи имеет характеристический импеданс, который определяется шириной и толщиной проводящей полосы. В отличие от других типов линий передачи, стриплайны не требуют единой плоскости заземления, поскольку их проводящая полоса может располагаться между двумя различными слоями.

Другим типом линий передачи являются микротрассы, которые обычно используются на внешнем слое печатной платы. Эти типы трасс обладают высоким характеристическим сопротивлением, которое изменяется с частотой. Эта разница в импедансе приводит к отражению сигнала, который распространяется в противоположном направлении. Чтобы избежать этого эффекта, импеданс должен быть равен выходному импедансу источника.

Фильтры нижних частот

Фильтры нижних частот используются для фильтрации сигналов, например радиоволн, на низких частотах. Использование конденсаторов в качестве фильтров нижних частот в конструкции печатной платы позволяет улучшить характеристики схемы. Однако не всегда возможно использовать материал печатной платы Rogers 4003, и он не всегда доступен на рынке.

Ферриты широко используются в качестве фильтров нижних частот, однако этот материал подвержен насыщению при воздействии на него постоянного тока. Поэтому его не всегда можно использовать в качестве низкочастотного элемента, если импеданс цепи выше импеданса феррита.