Elektronisches Design - Hinweise für Ingenieure im PCB-Designprozess

EMV-Fragen: PCB-IngenieureErwägungen und Erdungstipps

Segmentierung und Übertragung der Erdung: Erdung ist eines der wichtigsten Mittel, um elektromagnetische Störungen zu unterdrücken und die EMV-Leistung elektronischer Geräte zu verbessern.

Eine richtige Erdung kann nicht nur die Fähigkeit des Produkts verbessern, elektromagnetische Störungen zu unterdrücken, sondern auch die externe EMI-Strahlung des Produkts reduzieren.

Die Bedeutung von Erdung: Die "Erdung" von elektronischen Geräten hat normalerweise zwei Bedeutungen: eine ist "Erdung" (Sicherheit), und die andere ist "Systemreferenz" (Signalerdung). Erdung bezieht sich auf die Einrichtung eines leitfähigen Pfades mit geringem Widerstand zwischen dem System und der potenziellen Bezugsfläche.

"Sich mit der Erde verbinden" basiert auf dem Potenzial der Erde, und die Erde ist auf Nullpotential. Die Metallschale des elektronischen Geräts, der Schaltungsbezugspunkt und die Erde.

Die Verbindung der Erdungsebene mit dem Boden erfordert in der Regel die Berücksichtigung folgender Faktoren:

A, verbessern Sie die Stabilität des Anlagenkreissystembetriebs;

B, elektrostatische Entladung;

C, Sicherheit für Arbeitnehmer zu gewährleisten.

Erdungszweck:

A, Sicherheitserwägungen, d. h. Schutzerdung;

B, stellen Sie einen stabilen 0-Potenzialbezugspunkt für die Signalspannung (Signal oder System) zur Verfügung;

C, der Schild ist geerdet.

Grundlegende Erdungsmethoden: Es gibt drei grundlegende Erdungsmethoden für elektronische Geräte: Einpunkt-Erdung, Mehrpunkt-Erdung und schwimmende Erde.

Anmerkung des PCB-Ingenieurs:

Einpunkterdung:

Ein-Punkt-Erdung ist das gesamte System, in dem nur ein physikalischer Punkt als Bodenbezugspunkt definiert ist und andere Punkte, die geerdet werden müssen, mit diesem Punkt verbunden sind. Die Einpunkt-Erdung eignet sich für niederfrequente Schaltungen (weniger als 1MHZ). Wenn die Betriebsfrequenz des Systems sehr hoch ist und die Betriebswellenlänge der Länge des Systemerdungskabels entspricht, hat das Einpunkt-Erdungsverfahren ein Problem.

Wenn die Länge der lokalen Leitung nahe an 1/4 Wellenlänge ist, ist es wie eine Klemmkurzschlussübertragungsleitung, der Strom und die Spannung der Erdungsleitung werden in der stehenden Welle verteilt, und die Erdungsleitung wird zu einer strahlenden Antenne anstatt die Rolle der "Erde" zu spielen. Um die Erdungsimpedanz zu reduzieren und Strahlung zu vermeiden, sollte die Länge des Erdungskabels kleiner als 1/20 Wellenlänge sein. Bei der Verarbeitung von Stromkreisen kann in der Regel eine Einpunkt-Erdung berücksichtigt werden.

Für eine große Anzahl von digitalen Schaltungen verwendet in Leiterplatten, Es wird im Allgemeinen nicht empfohlen, den Ein-Punkt-Erdungsmodus wegen seiner reichen Oberschwingungen zu verwenden.

Mehrpunkterdung:

Mehrpunkt-Erdung bedeutet, dass jede Verbindungsstelle im Gerät direkt mit der Erdungsebene verbunden ist, die ihr am nächsten ist, so dass die Länge der Erdungsleitung die kürzeste ist. Der Mehrpunkt-Erdungskreislauf hat eine einfache Struktur, die das hochfrequente stehende Wellenphänomen auf der Erdungsleitung erheblich reduzieren kann, und ist für Gelegenheiten mit hoher Betriebsfrequenz (> 10MHZ) geeignet. Eine Mehrpunkt-Erdung kann jedoch dazu führen, dass viele Masseschleifen innerhalb des Geräts gebildet werden, wodurch die Fähigkeit des Geräts, externen elektromagnetischen Feldern zu widerstehen, verringert wird. Bei der Mehrpunkt-Erdung sollten wir auf das Erdschleifenproblem achten, insbesondere wenn zwischen den Netzwerken verschiedene Module und Geräte aufgebaut werden.

Elektromagnetische Störungen, die durch Erdungskreislauf verursacht werden: Der ideale Erdungskabel sollte eine physikalische Einheit mit Nullpotential und Nullimpedanz sein. Der eigentliche Erdungskabel selbst hat jedoch eine Widerstandskomponente und eine Reaktanzkomponente, und wenn es einen Strom durch den Erdungskabel gibt, wird ein Spannungsabfall erzeugt.

Wenn das elektromagnetische Feld mit dem Stromkreis gekoppelt ist, bildet der Erdungskabel eine Schleife mit anderen Drähten (Signal, Stromdraht usw.), induzierte elektromotorische Kraft wird in der Erdungsschleife erzeugt und die Erdungsschleife mit der Last gekoppelt, wodurch eine potenzielle EMI-Bedrohung entsteht.

Schwimmgrund:

Floating bezeichnet ein Erdungsverfahren, bei dem das Erdungssystem der Ausrüstung elektrisch vom Boden isoliert ist.

Aufgrund einiger Schwächen des schwimmenden Bodens selbst ist es nicht für allgemeine Großsysteme geeignet, und seine Erdungsmethode wird selten verwendet.

Das allgemeine Auswahlprinzip des Erdungsmodus: Für ein bestimmtes Gerät oder System, wenn die Länge der Übertragungsleitung l> ist, wird die höchste Frequenz des Interesses (entsprechende Wellenlänge) als Hochfrequenzschaltung angesehen, und umgekehrt, wird es als Niederfrequenzschaltung angesehen.

Nach PCB-Design Erfahrung, Es ist am besten, Einzelpunkt-Erdung für Schaltungen niedriger als 1MHZ zu verwenden, und für mehr als 10MHZ, Mehrpunkt-Erdung ist gut.

Für die dazwischen liegenden Frequenzen, solange die Länge der maximalen Übertragungsleitung L kleiner als /20 ist, kann eine Einpunkt-Erdung verwendet werden, um eine gemeinsame Impedanzkopplung zu vermeiden.