Дизайн PCB - Элементы EMI, EMC, SI, PI и др.

При проектировании PCB необходимо учитывать такие факторы, как EMI, EMC, SI и PI (EMI PI). Платы PCB должны быть сконструированы таким образом, чтобы полностью учитывать и удовлетворять требованиям к помехоустойчивости. Существует три основных элемента помех:

(1) Источником помех являются компоненты, устройства или сигналы, создающие помехи. Описано математическим языком следующим образом: du / dt, di / dt большое место является источником помех. Например, молния, реле, тиристор, двигатель, высокочастотные часы и т. Д. могут стать источниками помех.

(2) Путь распространения - это путь или среда, которые мешают распространению от источника помех к чувствительному устройству. Типичный путь интерферометрического распространения проходит через провода и излучение из космоса.

(3) Чувствительное оборудование означает объект, подверженный помехам. Например: A / D, D / A преобразователи, монолитные машины, цифровые IC, слабые усилители сигналов и так далее. Основным принципом антиинтерференционной конструкции является: подавление источника помех, перекрытие пути распространения помех и улучшение антиинтерференционных характеристик чувствительных устройств. (Аналогично профилактике инфекционных заболеваний).

1. Подавление источника помех подавляет источник помех, чтобы свести к минимуму Du / DT, DI / DT источника помех. Это самый приоритетный и важный принцип в антиинтерференционном дизайне, который часто имеет эффект мультипликатора. Уменьшение Du / DT источника помех достигается главным образом за счет параллельных конденсаторов на обоих концах источника помех. Уменьшение di / dt источника помех достигается путем последовательного подключения индуктивности или сопротивления к контуру источника помех и добавления диода непрерывного тока. Для подавления источников помех обычно применяются следующие меры:

(1) релейная катушка добавляет диод свободной колес для устранения помех задней электротяги, возникающих при отключении катушки. Только добавление свободного диода задержит отключение реле. После добавления диода Zener реле может работать больше раз за единицу времени.

(2) соедините цепь подавления искры параллельно на обоих концах контакта реле (обычно цепь серии RC, сопротивление обычно выбирается от нескольких K до десятков K, а емкость 0,01uf), чтобы уменьшить воздействие электрических искр.

(3) добавить в двигатель фильтрующую цепь и отметить, что конденсатор и индуктивные провода должны быть как можно короче.

(4) каждый ик на электрической плате должен быть подключен к 0,01 μF~0.1μF высокочастотный конденсатор параллельно, чтобы уменьшить воздействие IC на источник питания. Обратите внимание, что проводка высокочастотных конденсаторов должна быть как можно ближе к терминалу питания и короче. В противном случае эквивалентная сериальная резистентность конденсатора повысится, и это скажется на фильтрации.

(5) избегайте 90- градусных сгибательных линий при проводке, чтобы уменьшить высокочастотный шум.

(6) оба конца тиристора соединены параллельно с контуром подавления RC для снижения шума, производимого тиристором (этот шум может нарушить тиристор). В зависимости от способа распространения помех, его можно разделить на два типа: наведенные помехи и излучаемые помехи. Так называемое осуществляемое вмешательство относится к вмешательству, которое распространяется на чувствительные устройства по проводам. Диапазон частот высокочастотных помех шума и полезных сигналов различается. Вы можете прекратить распространение шума высокочастотных помех, добавив фильтр на проволоку, и иногда вы можете добавить изолирующий оптикоплер, чтобы решить его. Мощный шум является наиболее вредным, поэтому обратите особое внимание на обработку. Так называемые радиационные помехи означают помехи, распространяющиеся через космическое излучение на чувствительные устройства. Общее решение заключается в Том, чтобы увеличить расстояние между источником помех и чувствительным устройством, изолировать их с помощью проволоки и добавить щит на чувствительное устройство.

2 общие меры по перекрытию пути распространения помех являются следующими:

(1) полностью рассмотреть влияние питания на микроконтроллер. Если питание работает хорошо, защита от помех всей цепи будет решена более чем наполовину. Многие одночипные компьютеры очень чувствительны к шуму от источника питания, поэтому необходимо добавить к источнику питания одночипного микрокомпьютера фильтрующую цепь или регулятор напряжения, чтобы уменьшить помехи от источника питания к одночипному микрокомпьютеру. Например, магнитные бусины и конденсаторы могут использоваться для формирования цепной фильтрующей схемы. Конечно, при невысоких условиях вместо магнитных бус можно использовать 100 гравитационных резисторов.

(2) если порт ввода/вывода одночипового микрокомпьютера используется для управления шумовыми устройствами, такими как электродвигатели, то между портом ввода/вывода и источником шума должна быть добавлена изоляция (добавить контуру фильтра в форме грава). Для управления шумовыми устройствами, такими как электродвигатели, между портом ввода/вывода и источником шума следует добавить изоляцию (добавить контуру фильтра в форме дуги).

(3) обратите внимание на проводку кристаллического осциллятора. Кристаллический осциллятор находится как можно ближе к штифтам микроконтроллера, часовая зона изолирована проволокой, а корпус кристаллического осциллятора заземлен и зафиксирован. Эта мера может решить многие сложные проблемы.

(4) разумное разделение плат, таких как сильные и слабые сигналы, цифровые и аналоговые сигналы. Держите источники помех (такие как электродвигатели, реле) как можно дальше от чувствительных компонентов (таких как микроконтроллеры).

(5) отделить цифровую область от аналоговой с помощью наземной проволоки, отделить цифровую область от аналоговой и, наконец, подключить ее к силовой поверхности в одной точке. Проводка чипов A/D и D/A также основывается на этом принципе, и изготовители учли это требование при назначении чиповых штифтов A/D и D/A.

(6) для снижения взаимных помех наземные провода одночипового микрокомпьютера и высокомощных устройств должны быть заземлены отдельно. Максимально возможное размещение высокомощных устройств на краю контурной платы.

(7) использование элементов защиты от помех, таких как магнитные бусины, магнитные кольца, фильтры питания и щиты в ключевых местах, таких как порт ввода-вывода MCU, шнур питания и соединительная магистраль электрической платы может значительно улучшить защиту от помех в цепи.

3. повышение эффективности защиты чувствительных устройств от помех относится к методу сведения к минимуму шума помех со стороны чувствительных устройств и скорейшего восстановления после ненормальных условий. Общими мерами по повышению эффективности защиты чувствительных устройств от помех являются следующие:

(1) минимизировать область петли при проводке, чтобы уменьшить индуцированный шум.

(2) электропроводка и наземная проволока должны быть как можно более толстыми. В дополнение к снижению падения напряжения, более важно снизить уровень шума сцепления.

(3) для простаивающих портов ввода/вывода одночипового микрокомпьютера не плавают, но должны быть заземлены или подсоединены к источнику питания. Незанятые терминалы других ICs заземлены или подключены к электричеству без изменения системной логики.

(4) использование схем контроля и наблюдения за питанием для одночиповых микрокомпьютеров, таких как IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045 и т.д., может значительно повысить эффективность защиты от помех во всей цепи.

(5) исходя из предположения, что скорость может соответствовать требованиям, попробуйте уменьшить кристаллический осциллятор одночипового микрокомпьютера и выберите низкоскоростные цифровые схемы.

(6) устройства IC должны быть в максимально возможной степени подложены непосредственно на контурную плату, а сокеты IC должны использоваться реже.

Программное обеспечение PCB:

(1) Привыкайте очищать все неиспользованные кодовые пробелы до "0", потому что это эквивалентно NOP, который может быть возвращен, когда программа будет запущена;

(2)  Добавить несколько NOPs перед инструкцией прыжка, цель та же, что и 1. 3.  При отсутствии аппаратного сторожевого пса программное обеспечение может использоваться для имитации сторожевого пса для мониторинга работы программы;

(3) При регулировке или настройке внешних параметров устройства во избежание ошибок внешнего устройства в результате помех эти параметры могут регулярно пересылаться, с тем чтобы внешнее устройство могло быть восстановлено в правильном положении как можно скорее;

(4) Может быть добавлена цифра для предотвращения вмешательства в коммуникацию, проверки данных и может быть принято 3 из 2 или 5 из 3 стратегий; 6.  Когда есть линия связи, такая как I^2C, трехпроводная система и т.д., на практике, мы обнаружили, что линия данных, CLK линия, INH линия установлена на высоком уровне, как правило, его антиинтерференционный эффект лучше, чем установить его на низком уровне.

Аппаратный аспект:

(1) Наземный провод и провод питания должны быть важны!

(2) отсоединение линии;

(3) Разделение цифровой и модельной площадки;

(4) Для каждого цифрового компонента требуется 104 конденсатора между поверхностью земли и источником питания;

(5) В приложениях с реле, особенно при высоких токах, чтобы предотвратить загорание релейных контактов в цепи, 104 и диод могут быть объединены между релейными катушками, а 472 конденсатора могут быть непрямыми между контактами и обычно открытым концом. Это хороший эффект!

(6) Для предотвращения пересечения портов ввода/вывода порты ввода/вывода могут быть изолированы посредством диодной изоляции, изоляции цепи ворот, изоляции оптической пары, электромагнитной изоляции и т.д.;

(7)  Конечно, противопомехи многослойной доски определенно лучше, чем однослойная доска, но стоимость в несколько раз выше. EMI PI