Elektromagnetische Probleme und Interferenzen sind fast ein Schlüsselfaktor bei allen PCB-Designs, wenn man das Problem der Platinenlayoutphasen berücksichtigt, um viele häufige Probleme zu mildern. Der von der Stromversorgungseinheit erzeugte Lärm kann die Designleistung beeinträchtigen und andere Geräte beeinträchtigen. Die Signale können sich gegenseitig stören und die Systemleistung verringern.
Verstehen Sie, wie das System funktioniert, die Position der Rauschleitung und die Lage der Position der Leitung mit niedrigem Signal-zu-als-Empfindlichkeitsfaktor helfen dabei, das Platinenlayout zu optimieren, um weitere Probleme beim Design zu vermeiden. Um das EMI-Problem zu lösen, kann die Strahlung blockiert werden, indem an einer Störstelle ein Filter angebracht oder ein Metallgehäuse verwendet wird. Diese sind jedoch mit hohen Kosten verbunden und der Entwicklungsprozess erfordert ein kontinuierliches Testen und Neugestalten der Platine, was zeitaufwändig ist. Da der Schlüssel zu EMI-Problemen Kanteneffekte und Anschlüsse sind, kann sich die obige Neugestaltung sogar auf E/A-Leitungen für mobile Tasten beziehen. In der frühen Phase des Platinendesigns wird der EMI-Effekt berücksichtigt, wodurch die Qualität des Endprodukts erheblich verbessert werden kann und störende Probleme vermieden werden.
Stromversorgung Von der Funktion bis hin zu EMI und thermischen Eigenschaften bestimmt das Platinenlayout den Erfolg jedes Stromversorgungsprojekts. Das Design des Schaltnetzteil-Layouts ist einfach, taucht aber oft erst in der späteren Phase des Designprozesses auf.
Das gute Layout des ersten Prototyps erhöht nicht nur die Kosten, sondern kann im Hinblick auf EMI-Filter, mechanische Maskierung, EMI-Testzeit und PCB-Betrieb auch viele Ressourcen einsparen. Die Strahlungsfrequenz des Schaltnetzteils ist offensichtlicher und wirkt sich auf den nahegelegenen Funksender aus, aber das gute Layout muss solche Systeme nicht blockieren.
Das EMI-Problem wird durch schnelle Änderungen in der Stromschleife verursacht, daher wird eine „Wärmeschleife“ vermieden oder sichergestellt, dass es im gesamten Design nicht zu einer schnellen Änderungsbeziehung kommt. Unterschiedliche Stromtopologien (z. B. ein Abwärtswandler oder ein Rückwärtswandler) erzeugen unterschiedliche Wechselstromkreise, aber wenn sie richtig angeordnet sind (manchmal innerhalb der Leiterplatte), sind sie förderlich für die Abschirmung aller Strahlungseffekte und reduzieren den Filter- oder teuren Metallgehäusebedarf. Stellen Sie sicher, dass die oben erwähnte Schleife nicht in der Nähe von Durchkontaktierungen und empfindlichen Leitungen verläuft, die mit verschiedenen Ebenen verbunden sind, da dies auch dazu beiträgt, die Auswirkungen der Stromleitung auf andere Systeme zu verringern.
Signalleitung Die maximale Signalleitung ist das vom I/O-Pin erzeugte Rauschen, das normalerweise eine große Antenne bildet. Beim synchronen Design werden alle Signale an derselben Flanke geschaltet, was periodisch zu großen Rauschspitzen führen kann. Mit zunehmender Taktrate wird das obige Signal für das Board-Design wichtiger.
Auch wenn die Parallelführung über eine kurze Distanz erfolgt, ist die Saite ausreichend. Der parallele Abstand, die Frequenz, die Amplitude und das Opfer des Lärms sowie die Spannung der Schallquelle sind proportional zur Impedanz des Opfers.
Durch die Isolierung der Rauschleitung mit einer empfindlicheren Leiterbahn und die Vermeidung von Rauschverfolgung außerhalb der Leiterplattenkante kann diese minimiert werden. Gleichzeitig umgibt das Rauschverfolgungspaketaggregat die Erdungsleitung, was zur Rauschreduzierung beiträgt, da alle Kopplungen geerdet sind und nicht mit anderen Signalleitungen verbunden sind. Dies ist besonders wichtig für die I/O-Leitungen, die Rauschen erzeugen und das System abstrahlen.
Das Signal, das dem Lärm zum Opfer fallen könnte, sollte auf den darunter liegenden Boden zurückgeführt werden. Dadurch wird die Impedanz reduziert und die Rauschspannung sowie etwaige Strahlungsreichweiten reduziert.
Uhrenbaum Der Oszillatorkreis ist die dritte Rauschquelle, und der Oszillator dient der Umlaufbahn. Die Ausgabe umfasst neben den Grundfrequenzen auch Oberwellen. Die Trennung von Kristallen und anderen Komponenten und Leiterbahnen der Leiterplatte unter Beibehaltung kleinerer Ringbereiche vermeidet typischerweise die oben genannten Probleme und verhindert, dass Signale an andere Komponenten (z. B. große Sensoren) gekoppelt werden.
Das meiste EMI-bedingte Übersprechen tritt rund um den Kristall auf, daher hält der Oszillator mindestens 2 cm-Abstände ein, um die Empfindlichkeit zu verringern. Es wird normalerweise als Teil der Partition verwendet (wie unten gezeigt).
Strahlungsantenne Ein Abschnitt einer FM-Band-Strahlungsantenne ist etwa 8 cm oder länger geformt. Die oben genannten Probleme können leicht gelöst werden, indem längere Signalleitungen und eine Reihe von Widerständen zur Dämpfung vermieden werden, und es ist einfach, die oben genannten Probleme zu lösen, ohne die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu verringern. Dies ist der Ort, an dem das Platinenlayout während der Iteration an die Netzwerkliste zurückgegeben wird.
Die Rushing-Linie kann auch strahlenförmig von der Ecke ausgehen, daher sollten die Design-Tool-Regeln außerhalb der Rollposition beschriftet werden. Die oben genannten Ecken sind auch ein Herstellungsprozess, der dazu führt, dass Risikofaktoren entstehen, und daher werden die Vorteile der oben genannten Risikofaktoren vermieden.
Partition Erstellen Sie eine ähnliche funktionale Partition, die dabei hilft, die Anforderungen des Platinenlayouts zu verdeutlichen. Bewahren Sie alle analogen Komponenten im gleichen Bereich auf, abgeschirmt durch die Trennerdungsebene, die speziell zum Schutz von Trennwänden vor strombetriebenen Erdungsleitungen oder digitalen Schaltkreisen entwickelt wurde, wodurch die Empfindlichkeit gegenüber Kopplungsrauschen verringert werden kann. Gleichzeitig sind beim Design der simulierten Flächenplatine die digitalen Komponenten schwächer als die Rauschinduktion. Ebenso wird die Leistungskomponente im gleichen Bereich der Platine gehalten, und es ist auch möglich, von anderen empfindlichen Bauteilen fernzubleiben.
Route automatisch auswählen Die automatische Auswahl von Routing-Tools scheint unter Berücksichtigung der oben genannten Faktoren und einschränkenden Tools sehr effektiv zu sein. Die automatische Routing-Auswahl innerhalb der Platinenpartition trägt dazu bei, den Layoutprozess zu beschleunigen und gleichzeitig die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf das Design zu reduzieren. Auf der langen Signalleitung oder Rauschsignalleitung in der Nähe der empfindlichen Leitung (insbesondere bei E/A) ist es schwierig, ein automatisches Routing zu implementieren. Beachten Sie, dass der Einfluss von EMI auf diese Linien dazu beiträgt, das Automatisierungsdesign zu fördern.
Tools wie DesignSpark PCB bieten Entwurfsregeln zur Überprüfung, um sicherzustellen, dass die Route weder zu eng noch gekrümmt ist, aber es gibt keine große Hilfe für das EMI-Problem, mit dem Designer konfrontiert sind. Achten Sie auf empfindliche Leitungen, parallele und lange Signalverfolgung und suchen Sie nach Möglichkeiten, diese Leitungen und Signalkapitäne manuell zu optimieren, um die Designqualität und -leistung erheblich zu verbessern.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass EMI eine wichtige Designrichtlinie ist, aber wenn man sich nur auf den Standort und die Linie der Automatisierung verlässt, können die Designregeln für das Platinenlayout viele Folgeprobleme mit sich bringen. Achten Sie beim Design auf das EMI-Problem. Erstellen Sie einen Bereich, der die Route automatisch auswählt und dabei den Wert des Automatisierungsdesigns und das Design-Know-how kombiniert, um das Design zu optimieren und Platinen, zusätzliche Filter und sogar teure Gehäuse zu vermeiden. Kostenintensive Neugestaltung.
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