Дизайн PCB - Внимание инженеров при проектировании PCB

Вопросы EMC: внимание инженеров PCB и навыки заземления

Подземные сегменты и передача: заземление является одним из важных средств подавления электромагнитных помех и повышения производительности ЭМС электронных устройств.

Надлежащее заземление не только улучшает способность продукта подавлять электромагнитные помехи, но и уменьшает внешнее излучение EMI продукта.

Значение заземления: "заземление" электронных устройств обычно имеет два значения: во - первых, "заземление (безопасность)", а во - вторых, "системная ссылка" (заземление сигнала). Заземление означает установление пути электропроводности с низким сопротивлением между системой и эталонной поверхностью потенциала.

« Заземление» основано на потенциале Земли, который находится в нулевом потенциале. Металлическая оболочка электронного оборудования, опорная точка схемы и заземление.

Подключение плоскости заземления к земле обычно требует учета следующих факторов:

Повышение стабильности работы системы цепей оборудования;

б) электростатический разряд;

С. Обеспечение безопасности персонала.

Цель приземления:

А, соображения безопасности, то есть защита заземления;

b) обеспечивает стабильную опорную точку 0 - потенциала для напряжения сигнала (сигнала или системы);

С. Защитное заземление.

Основной способ заземления: Существует три основных метода заземления для электронных устройств: одноточечное заземление, многоточечное заземление и плавающее заземление.

Инженеры PCB:

Одноточечное заземление:

Одноточечное заземление - это целая система, в которой только одна физическая точка определяется как точка отсчета заземления, а другие точки, которые должны быть заземлены, подключены к этой точке. Одноточечное заземление подходит для низкочастотных схем (ниже 1 МГц). Если система работает на высокой частоте и работает на длине волны, эквивалентной длине провода заземления системы, то метод одноточечного заземления проблематичен.

Когда длина локальной линии приближается к 1 / 4 длины волны, это похоже на линию передачи с коротким замыканием терминала, где ток и напряжение земной линии распределены в стоячей волне, которая становится радиационной антенной, а не выполняет роль « земли». Чтобы уменьшить сопротивление заземления и избежать излучения, длина заземления должна быть меньше 1 / 20 длины волны. При обработке цепей питания обычно можно рассмотреть одноточечное заземление.

Для большого количества цифровых схем, используемых в платах PCB, из - за их изобилия гармоник высокого порядка, как правило, не рекомендуется использовать одноточечный режим заземления.

Многоточечное заземление:

Многоточечное заземление означает, что каждое соединительное положение в устройстве напрямую связано с ближайшей к нему плоскостью заземления, поэтому длина заземленного провода является самой короткой. Многоточечная схема заземления имеет простую структуру, которая может значительно уменьшить явление высокочастотной стоячей волны на заземлении и подходит для случаев с высокой рабочей частотой (> 10 МГц). Однако многоточечное заземление может привести к образованию множества контуров заземления внутри устройства, что снижает способность устройства противостоять внешним электромагнитным полям. В случае многоточечного заземления мы должны обратить внимание на проблемы с контуром заземления, особенно при создании различных модулей и устройств между сетями.

Электромагнитные помехи, вызванные цепью заземления: идеальным заземлением должно быть физическое тело с нулевым потенциалом и нулевым сопротивлением. Однако фактическая линия заземления сама по себе имеет компоненты сопротивления и реактивности, и при прохождении тока через линию заземления происходит снижение напряжения.

Когда электромагнитное поле связано с цепью, заземление образует контуры с другими проводами (сигнальные линии, силовые линии и т. Д.), создавая индукционную электродвижущую силу в цепи заземления, а цепь заземления связана с нагрузкой, создавая потенциальную угрозу EMI.

Плавание:

Плавание - это метод заземления системы заземления оборудования с наземной электрической изоляцией.

Из - за некоторых недостатков самого плавающего пространства он не подходит для больших систем в целом, и его метод заземления редко используется.

Общий принцип выбора способа заземления: для данного устройства или системы, когда длина линии передачи составляет l >, максимальная заинтересованная частота (соответствующая длина волны) рассматривается как высокочастотная схема, а наоборот, как низкочастотная схема.

Согласно опыту проектирования PCB, для схем ниже 1 МГц лучше всего использовать одноточечное заземление, а для схем выше 10 МГц - многоточечное заземление.

Для частот, расположенных между ними, одноточечное заземление может быть использовано для предотвращения связи с общим сопротивлением, если максимальная длина линии передачи L меньше / 20.