Как уменьшить электромагнитные помехи при проектировании печатных плат?

Электромагнитная интерференция (ЭМИ) это тип электромагнитных помех, при котором энергия передается от одного электронного устройства к другому посредством излучения/проводимости, и ухудшает качество сигнала, вызывая сбои. Оно существует практически в каждом уголке нашей жизни.. Например, когда наш мобильный телефон находится рядом с работающим радио, мы услышим жужжащий звук, что такое электромагнитные помехи. Эта проблема всегда беспокоила разработчиков печатных плат., которые должны гарантировать, что разрабатываемые ими электронные продукты соответствуют ЭМС(Электромагнитная совместимость). По факту, трудно полностью избежать электромагнитных помех, но мы можем максимально снизить электромагнитные помехи в процессе проектирования.. В этой статье, мы перечисляем несколько важных правил проектирования для уменьшения электромагнитных помех в печатных платах. Давайте погрузимся прямо в.

Что вызывает электромагнитные помехи в печатной плате?

Существуют различные факторы, которые способствуют генерации электромагнитных помех в печатной плате:

• Из-за высокой скорости переходов состояний, частой причиной могут быть высокочастотные цифровые схемы, включая микропроцессоры и устройства памяти..
• Импульсные источники питания и быстропереключающие транзисторы являются основными источниками электромагнитных помех из-за быстрых изменений тока в них..
• Если сигнальные трассы спроектированы или проложены плохо, особенно те, которые несут высокочастотный сигнал, они становятся источником электромагнитных помех, поскольку действуют как антенны.
• Петли на уровне земли и плохое заземление также являются источниками электромагнитных помех из-за токов помех.. Когда плоскости питания не соединяются плавно, они создают разрывы импеданса, что в дальнейшем приводит к отражению сигнала и электромагнитным помехам..
• Эти проблемы могут усугубляться неправильным расположением компонента и недостаточным экранированием., вот почему электромагнитные помехи являются одной из основных проблем при проектировании печатных плат..

Почему важно снижать уровень электромагнитных помех?

во-первых, он соответствует нормативным мерам, таким как использование правил FCC и маркировка CE, которая является обязательной на рынках, где продаются электронные устройства.. Несоблюдение рекомендаций может привести к увеличению расходов, например, на редизайн., поздний выход продукта на рынок, и, возможно, юридические проблемы.
во-вторых, снижение электромагнитных помех повышает производительность и качество используемых электронных устройств.. Высокие уровни электромагнитных помех могут повлиять на качество сигнала до нежелательного уровня., что приводит к повреждению данных, системные сбои или полный отказ устройства. В чувствительных приложениях, таких как медицинское оборудование или автомобильная электроника., такие проблемы могут быть фатальными.
Также, уменьшение электромагнитных помех приводит к улучшению пользовательского опыта, поскольку на работу соответствующих устройств не влияют другие устройства, находящиеся в непосредственной близости, например, мобильный телефон, мешающий радиосвязи..
Ну наконец то, Хорошая конструкция EMI также приводит к повышению энергоэффективности и рассеиванию тепла., переводится как более длительное время автономной работы в портативных продуктах, и увеличенный срок службы продукта.

Ключевые принципы проектирования снижения электромагнитных помех

Распространенные проблемы ЭМС с печатными платами в основном связаны с ошибками конструкции, возникающими из-за помех от трасс., схемы, способы, и другие сопутствующие функции на плате. В этом разделе будут представлены основные принципы проектирования печатных плат и лучшие практики с нескольких различных аспектов для уменьшения проблем с электромагнитными помехами.:

1. Наземный самолет

• Максимизируйте площадь земли:На большом земельном участке, сигналы можно легче распределять, чтобы уменьшить перекрестные помехи и шум. Следовательно, нам нужно максимально увеличить площадь заземления внутри печатной платы. Если слой земли слишком мал, мы можем создать многослойную печатную плату.
• Используйте разделенные наземные плоскости осторожно: Расщепление следует производить выборочно, так как при неудачном расположении плоскостей разреза, можно получить щелевые антенны, который усилит электромагнитное излучение.
• Минимизируйте соединения между отдельными плоскостями заземления: Идеально, соединить разделенные наземные плоскости только в одном месте. Несколько точек заземления могут быть проблематичными, поскольку создают петли., что, в свою очередь, означает дополнительные выбросы от вашей печатной платы..
• Оптимизация размещения байпасного конденсатора: Припаяйте шунтирующие или развязывающие конденсаторы к заземлению соответствующим образом с минимальными путями обратного тока и размерами контуров., чтобы уменьшить электромагнитные помехи.

2. Схема трассировки

• изгиб дизайн: Замените острые изгибы под углом 90 градусов закругленными углами или углами под углом 45 градусов.. Это помогает поддерживать постоянный импеданс и уменьшает отражения сигнала..
• Разделение сигналов: Может оказаться желательным фильтровать высокоскоростные сигналы. (как, например, линии часов) из тихоходных. Целесообразно разделить аналоговые и цифровые сигналы, чтобы снизить уровень помех..
• Оптимизация обратного пути: Коротко о дизайне, прямые обратные пути для минимизации площадей петель и, следовательно, минимизации электромагнитных помех.
• Дифференциальная парная маршрутизация: Прокладывайте дифференциальные дорожки близко, чтобы улучшить связь и перевести шум в синфазный режим, что менее проблематично для дифференциальных входов..
• Через использование: При проектировании Печатная плата способы, это следует делать с умом, поскольку переходные отверстия вызывают увеличение амплитуды сигнала и привносят дополнительную индуктивность и емкость.. Для случая дифференциальных пар, нужно постараться максимально свести к минимуму использование переходных отверстий. Только в случае необходимости используйте обычную овальную антипрокладку для уменьшения паразитной емкости..

3. Расположение компонентов

• Отдельный аналоговый и цифровой:Если у вас есть как аналоговые, так и цифровые схемы в одной конструкции, экранируйте аналоговые схемы от цифровых и используйте как можно больше слоев с отдельными заземлениями..
• Защита аналогового сигнала от высокоскоростного:Примените некоторую защиту, экранировав аналоговые цепи сигналами заземления.. В многослойных печатных платах, поместите заземляющие пластины между аналоговыми дорожками и высокоскоростными сигналами.
• Управление высокоскоростными компонентами: Быстрое сокращение и разделение, мелкие детали, которые генерируют больше электромагнитных помех. Сведите к минимуму связь с высокоскоростными сигналами и убедитесь, что они короткие и расположены вблизи заземляющих слоев..

4. Защита от электромагнитных помех
   

Если полное устранение ЭМИ невозможно, нужно сделать выбор в пользу Печатная плата экранирование. Целые печатные платы защищены от источников электромагнитных помех с помощью внешних экранов, таких как клетки Фарадея., а внутренние экраны изолируют отдельные чувствительные компоненты внутри плат.. Экранирование кабеля, использование проводящих покрытий или плетеных покрытий, помогает сдерживать высокочастотные сигналы и уменьшать передачу электромагнитных помех.

Последние мысли

В заключении, снижение электромагнитных помех — важнейший аспект проектирования печатных плат, который нельзя упускать из виду.. С пониманием причин электромагнитных помех и прикладных методов проектирования., инженер может создать на печатной плате более функциональные схемы, которые смогут безопасно работать от рисков электромагнитных помех. Поскольку современные электронные устройства становятся все более совершенными и присутствуют практически в каждом уголке нашей жизни., это также означает, что проблема EMI будет оставаться все более и более критической в ​​будущем.. Хотя проблемы снижения электромагнитных помех могут быть сложными, работа с надежными специалистами по проектированию печатных плат может изменить ситуацию к лучшему. Это место, где на картинке появляется МОКО.. Использование наших ноу-хау в проектировании высокопроизводительных печатных плат, мы готовы помочь Вам в решении проблем, связанных со снижением электромагнитных помех и помочь Вам в достижении электромагнитной совместимости.. Свяжитесь с МОКО Технология прямо сейчас!