PCB기술 - PCB의 간섭 방지 능력 및 EMC를 향상시키는 방법

프로세서가 있는 전자 제품 개발에서 오늘 ipcb는 간섭 방지 기능과 전자기 호환성을 개선하는 방법을 설명합니다.

1. 다음 시스템은 전자파 간섭 방지에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

(1) 높은 클록 주파수와 빠른 버스 주기를 가진 시스템.

(2) 시스템에는 스파크 발생 릴레이, 고전류 스위치 등과 같은 고전력, 고전류 구동 회로가 포함되어 있습니다.

(3) 시스템은 약한 아날로그 신호 회로와 높은 a/D 변환 회로를 포함합니다.

2. 시스템의 전자파 간섭 방지 기능을 향상시키기 위해 다음과 같은 조치를 취합니다.

(1) 저주파 마이크로 컨트롤러 선택

외부 클록 주파수가 낮은 마이크로컨트롤러를 선택하면 노이즈를 효과적으로 줄이고 시스템의 간섭 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 주파수의 구형파와 사인파의 경우 구형파의 고주파 성분은 사인파의 고주파 성분보다 훨씬 많습니다. 구형파의 고주파 성분의 진폭은 기본파에 비해 작으나 주파수가 높을수록 방출되기 쉽고 잡음원이 되기 쉽습니다. 마이크로컨트롤러에서 생성되는 영향력 있는 고주파 노이즈는 클록 주파수의 약 3배입니다.

(2) 신호 전송의 왜곡 감소

마이크로 컨트롤러는 주로 고속 CMOS 기술로 만들어집니다. 신호 입력의 정적 입력 전류는 약 1mA이고 입력 커패시턴스는 약 10PF이며 입력 임피던스는 매우 높으며 고속 CMOS 회로의 출력단에는 상당한 부하 용량, 즉 상당한 출력이 있습니다. 값. 게이트의 출력단이 긴 라인을 통해 입력 임피던스가 높은 입력 단자로 연결되면 반사 문제가 매우 심각하여 신호 왜곡과 시스템 노이즈가 증가합니다. TPD ＞ TR 일 때 전송선로 문제가 됩니다. 신호 반사, 임피던스 매칭 등을 고려해야 합니다.

인쇄회로기판에서 신호의 지연시간은 리드선의 특성 임피던스, 즉 인쇄회로기판 재료의 유전율과 관련이 있습니다. 인쇄회로기판 도선에서 신호의 전송속도는 대략 광속의 1/3~1/2 정도라고 생각할 수 있다. 마이크로컨트롤러로 구성된 시스템에서 논리 전화 부품의 tr(표준 지연 시간)은 3~18ns입니다.

인쇄 회로 기판에서 신호는 7W 저항과 25cm 길이의 리드를 통과하며 온라인 지연 시간은 약 4 ~ 20ns입니다. 즉, 인쇄회로기판의 리드는 짧을수록 좋으며 길이는 25cm를 넘지 않아야 합니다. 그리고 비아의 수도 2개 이하로 가능한 작아야 합니다.

신호의 상승 시간이 신호의 지연 시간보다 빠르면 고속 전자 장치에 따라 처리해야 합니다. 이때 전송선로의 임피던스 매칭을 고려해야 합니다. 인쇄회로기판의 집적 블록 사이의 신호 전송을 위해서는 TD "TRD" 상황을 피할 필요가 있다. 인쇄 회로 기판이 클수록 시스템 속도가 느려질 수 있습니다.

인쇄 회로 기판 설계 규칙은 다음과 같은 결론으로 요약됩니다.

신호가 인쇄판에서 전송될 때 지연 시간은 사용된 장치의 공칭 지연 시간보다 크지 않아야 합니다.

(3) 신호 라인 간의 교차 간섭 감소

a 지점에서 상승 시간이 TR인 스텝 신호는 리드 ab를 통해 단자 B로 전송됩니다. AB 라인의 신호 지연 시간은 TD입니다. D 지점에서는 a 지점에서 신호의 순방향 전송, B 지점에 도달한 후의 신호 반사 및 AB 라인의 지연으로 인해 TD 시간 이후에 TR 너비의 페이지 펄스 신호가 유도됩니다. C 지점에서 AB 신호의 전송 및 반사로 인해 AB 라인 신호의 지연 시간의 2배인 폭을 갖는 양의 펄스 신호, 즉 2TD 양의 펄스 신호가 유도됩니다. 이것은 신호 간의 교차 간섭입니다. 간섭 신호의 세기는 C 지점 신호의 di / at 및 선 사이의 거리와 관련이 있습니다. 두 신호 라인이 그리 길지 않을 때 AB에서 실제로 보이는 것은 두 펄스의 중첩입니다.

CMOS 기술로 만든 마이크로 컨트롤은 높은 입력 임피던스, 높은 노이즈 및 높은 노이즈 내성을 가지고 있습니다. 디지털 회로에는 100 ~ 200mV 노이즈가 중첩되어 작동에 영향을 미치지 않습니다. 첫 번째 모의 시험이 AB 신호이면 간섭을 참을 수 없게 됩니다. 인쇄 회로 기판이 4층 기판 중 하나가 접지 면적이 넓은 기판 또는 양면 기판이고 신호 라인의 반대쪽이 접지 면적이 넓은 경우 신호 간의 교차 간섭이 발생합니다. 줄인.

그 이유는 신호선의 특성 임피던스가 넓은 영역에서 감소하고 d 끝에서 신호의 반사가 크게 감소하기 때문입니다. 특성 임피던스는 신호선과 접지 사이의 유전율의 제곱에 반비례하고 유전율의 자연로그에 비례합니다. 첫 번째 모의고사가 AB라면 CD에서 AB로의 간섭을 피할 수 있습니다. AB 라인 아래에 넓은 영역이 있습니다. AB 라인에서 CD 라인까지의 거리는 AB 라인에서 접지까지의 거리보다 큽니다. 국부 차폐 접지를 사용할 수 있으며, 접지선은 리드 접합이 있는 한 쪽의 리드선 왼쪽과 오른쪽에 배치할 수 있습니다.

(4) 전원의 노이즈 감소

전원 공급 장치는 시스템에 에너지를 공급할 뿐만 아니라 전원 공급 장치에 노이즈를 추가합니다. 회로에 있는 마이크로 컨트롤러의 리셋 라인, 인터럽트 라인 및 기타 제어 라인은 외부 노이즈에 의해 방해받기 쉽습니다. 전력망에 대한 강한 간섭은 전원 공급 장치를 통해 회로에 들어갑니다. 배터리 구동 시스템에서도 배터리 자체에 고주파 노이즈가 있습니다. 아날로그 회로의 아날로그 신호는 전원 공급 장치의 간섭을 견딜 수 없습니다.

(5) PCB 및 부품의 고주파 특성에 주의

고주파의 경우 인쇄 회로 기판의 리드, 비아, 저항, 커패시터, 커넥터, 인덕턴스 및 커패시턴스의 분포를 무시할 수 없습니다. 커패시턴스의 분산 인덕턴스는 무시할 수 없으며 인덕턴스의 분산 커패시턴스는 무시할 수 없습니다. 와이어의 길이가 노이즈 주파수의 해당 파장의 1/20보다 크면 안테나 효과가 발생하고 와이어를 통해 노이즈가 방출됩니다.

(6) 구성 요소의 레이아웃은 합리적으로 분할되어야 합니다.

전자파 간섭 방지 문제는 구성 요소가 인쇄 회로 기판에 배열될 때 충분히 고려되어야 합니다. 원칙 중 하나는 구성 요소 사이의 리드 와이어가 가능한 한 짧아야 한다는 것입니다.

(7) 감결합 콘덴서의 좋은 사용

좋은 고주파 디커플링 커패시터는 최대 1GHz의 고주파 성분을 제거할 수 있습니다. 세라믹 칩 커패시터 또는 적층 세라믹 커패시터의 고주파 특성이 더 좋습니다. 인쇄 회로 기판을 설계할 때 전원 공급 장치와 각 집적 회로의 접지 사이에 감결합 커패시터를 추가해야 합니다. 디커플링 커패시터에는 두 가지 기능이 있습니다. 한편으로는 집적 회로의 도어를 열고 닫을 때 충전 및 방전 에너지를 제공 및 흡수하는 집적 회로의 에너지 저장 커패시터입니다. 반면에 장치의 고주파수 노이즈를 우회합니다. 디지털 회로에서 0.1uF의 일반적인 디커플링 커패시턴스는 5NH 분포 인덕턴스를 가지며 병렬 공진 주파수는 약 7MHz이므로 10MHz 미만의 노이즈에는 좋은 디커플링 효과가 있고 40MHz 이상의 노이즈에는 거의 작동하지 않습니다.