Технология PCB - Какие существуют помехи при проектировании PCB?

При проектировании PCB электронных систем, чтобы избежать обхода и сэкономить время, требования к помехам должны быть полностью учтены и выполнены, чтобы избежать использования средств защиты от помех после завершения проектирования PCB. Существует три основных фактора, вызывающих помехи:

(1) Источником помех являются компоненты, устройства или сигналы, создающие помехи. Описано математическим языком следующим образом: du / dt, di / dt Большее 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 распространения помех проходит через провода и излучение из космоса.

(3) Чувствительные устройства - это те, которые подвержены помехам. Например: A / D, D / A преобразователи, монолитные машины, цифровые IC, слабые усилители сигналов и так далее.

Основными принципами проектирования интерференционной компоновки PCB являются: подавление источника помех, перекрытие пути распространения помех и улучшение антиинтерференционных характеристик чувствительных устройств. (Аналогичная профилактика инфекционных заболеваний)

1 Подавление источников помех

Подавление источников помех направлено на минимизацию Du / DT и DI / DT источников помех. Это самый приоритетный и важный принцип в антиинтерференционном проектировании PCB, который часто имеет эффект мультипликатора. Снижение Du / DT источника помех в основном достигается путем параллельного подключения конденсаторов на обоих концах источника помех. Уменьшение di / dt источника помех путем последовательного подключения индуктивности или сопротивления к контуру источника помех и добавления диода непрерывного тока.

Общие меры по подавлению источников помех заключаются в следующем:

(1) К катушке реле добавляется диод непрерывного тока для устранения помех антиимпульса, возникающих при отключении катушки. Добавление только диода непрерывного тока задерживает время выключения реле. После добавления диода Зинера реле может работать больше раз за единицу времени.

(2) На обоих концах контакта реле параллельно соединяется схема подавления искры (обычно последовательная схема RC, сопротивление обычно колеблется от нескольких K до нескольких десятков K, а конденсатор - 0,01 uF), чтобы уменьшить воздействие искры.

(3) Добавьте фильтр в двигатель и обратите внимание, что конденсатор и индуктивный вывод должны быть как можно короче.

(4) Каждый IC на монтажной плате должен быть соединен параллельно с высокочастотным конденсатором 0,01 мкФ ½ 0,1 мкФ, чтобы уменьшить влияние IC на питание. Обратите внимание на высокочастотные конденсаторы. Подключение должно быть близко к зажимам питания и как можно короче. В противном случае эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора будет увеличиваться, что повлияет на эффект фильтра.

(5) Избегайте ломаных линий 90 градусов при проводке и уменьшайте высокочастотную шумовую эмиссию.

(6) Оба конца тиристора соединены параллельно с цепью подавления RC, чтобы уменьшить шум, создаваемый тиристором (который может повредить тиристор).

В зависимости от пути распространения помех их можно разделить на две категории: помехи проводимости и радиационные помехи.

Так называемые помехи проводимости относятся к помехам, распространяющимся через провода на чувствительные устройства. Высокочастотный помеховой шум отличается от диапазона полезных сигналов, и распространение высокочастотного помехового шума может быть прекращено путем добавления фильтра к проводу, а иногда и путем добавления изолированной оптической связи. Шум питания является наиболее вредным, поэтому особое внимание следует уделять обработке. Так называемые радиационные помехи - это помехи, которые распространяются через космическое излучение на чувствительное оборудование. Общее решение состоит в том, чтобы увеличить расстояние между источниками помех и чувствительными устройствами, изолировать их наземными линиями и добавить экраны к чувствительным устройствам.

Общие меры по перекрытию путей распространения помех заключаются в следующем:

(1) Полностью учитывать влияние источника питания на микроконтроллер. Если питание работает хорошо, помехоустойчивость всей цепи будет устранена более чем наполовину. Многие монолитные машины очень чувствительны к шуму питания и должны быть добавлены к источнику питания монолитной машины фильтрующая схема или регулятор напряжения, чтобы уменьшить помехи от шума питания для монолитной машины. Например, магнитные шарики и конденсаторы могут использоваться для формирования схем π - образных фильтров. Конечно, когда условия невелики, вместо магнитных шариков можно использовать 100 - мкий резистор.

(2) Обратите внимание на провода кристаллических генераторов. Кристаллические генераторы расположены как можно ближе к выводам микроконтроллера, область часов изолирована линией заземления, корпус кристаллического генератора заземлен и закреплен. Эта мера может решить многие проблемы.

(3) Разумно разделить платы, такие как сильные и слабые сигналы, цифровые и аналоговые сигналы. Насколько это возможно, источник помех (например, двигатель, реле) удаляется от чувствительных компонентов (например, монолитной машины).

(4) Цифровая область отделяется от аналоговой зоны заземлением, цифровое заземление отделяется от аналогового заземления и, наконец, подключается к заземлению источника питания в точке. Проводка чипов A / D и D / A также основана на этом принципе, и производители учитывают это требование при распределении конфигурации выводов для чипов A / D и D / A.

(5) Заземление монолитной машины и мощного оборудования должно быть заземлено отдельно, чтобы уменьшить взаимные помехи. Поместите, насколько это возможно, мощное оборудование на край платы.

(6) Использование антиинтерференционных элементов, таких как магнитные шарики, магнитные кольца, фильтры питания и экраны, в ключевых частях порта I / O монолитной машины, линии электропитания и кабеля монтажной платы может значительно улучшить антиинтерференционные свойства схемы.

Повышение помехоустойчивости чувствительного оборудования

Улучшение помехоустойчивости чувствительных устройств относится к методам минимизации шума помех со стороны чувствительных устройств и скорейшего восстановления от аномалий.

Общие меры по повышению помехоустойчивости чувствительных устройств заключаются в следующем:

(1) Минимизировать площадь контура при проводке, чтобы уменьшить индукционный шум.

(2) При подключении линии электропитания и заземления должны быть как можно толще. Помимо снижения давления, еще важнее снизить шум связи.

(3) Для свободных портов I / O монолитной машины, не плавайте, но должны быть заземлены или подключены к источнику питания. Свободные клеммы других IC заземлены или подключены к источнику питания без изменения системной логики.

(4) Использование мониторов питания и привратных собачьих схем, таких как IMP809, IMP706, IMP813, X25043, X25045 и т. Д. На одной машине, может значительно улучшить антиинтерференционные свойства всей схемы.

(5) При условии, что скорость удовлетворяет требованиям, минимизируйте кристаллический генератор монолитной машины и выберите низкоскоростную цифровую схему.

(6) Как правило, при проектировании завода PCB устройство IC сваривается непосредственно на монтажной плате и редко использует розетку IC.