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印刷電路板上管理磁耦合
讓我們看一下PCB上的兩種耦合。電容耦合或交流耦合是與由電介質(zhì)隔開(kāi)的兩個(gè)金屬導體相關(guān)的現象。當然，這就是電容器的工作方式。它還具有RF耦合器的功能。一個(gè)元件上的電場(chǎng)由于其鄰近和共享邊界而進(jìn)入另一元件。
什么是磁耦合？
磁耦合是另一種動(dòng)物。移動(dòng)的電荷將產(chǎn)生磁場(chǎng)作為副產(chǎn)物。磁場(chǎng)可能會(huì )非常強大，盡管隨著(zhù)受害者遠離攻擊者而使其作用迅速減弱。
磁場(chǎng)的特殊作用之一是我們無(wú)法以常規方式屏蔽它們。助焊劑線(xiàn)將直接穿過(guò)銅層，并且其路徑中的幾乎任何東西都容易受到影響。如果需要的話(huà)，鎳和鐵是可以幫助屏蔽磁性的兩種材料。然后，您正在用實(shí)際的磁鐵來(lái)對抗感應磁場(chǎng)。唔。
盡管不必給它們提供大量空間，但應在所有三個(gè)維度上都考慮電感器或變壓器周?chē)拈g隙。如果我在第一層上有一個(gè)用于開(kāi)關(guān)電源的電感器，我會(huì )認為電感器下面的幾層是無(wú)人區，特別是對于任何高速信號路由。
因此，我們在導體附近有一個(gè)感應場(chǎng)，而輻射場(chǎng)則進(jìn)一步擴展。電流和磁流彼此正交，磁場(chǎng)沿著(zhù)導體環(huán)繞。我們可以使用物理學(xué)老師稱(chēng)之為右手法則的方法來(lái)找出磁通量的流動(dòng)方向。
手機和其他設備中至少內置了一種電容耦合應用。觸摸屏將基于電容耦合方案或電阻性元件來(lái)捕獲手指運動(dòng)。另一方面，電磁耦合已在這些相同設備的無(wú)線(xiàn)充電中找到了最酷的應用。
跨越氣隙獲取電荷-磁學(xué)的卓越應用
第一個(gè)手指跟蹤似乎很敏感，而第二個(gè)似乎更白肋。您知道可以為用完的電池充電時(shí)會(huì )發(fā)生嚴重的耦合。之所以起作用，是因為在充電元件和移動(dòng)設備上的另一個(gè)線(xiàn)圈上都有一個(gè)相當大的線(xiàn)圈。這兩個(gè)設備鎖定在所謂的共振磁耦合中。
與典型的電感耦合相比，這種頻率對準允許功率在更大的距離上被接收單元清除。Nicola
Tesla時(shí)代的真正進(jìn)步在于效率。諧振傳遞是通過(guò)使線(xiàn)圈環(huán)產(chǎn)生振蕩電流來(lái)實(shí)現的。這產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)。
由于線(xiàn)圈高度諧振，因此放置在線(xiàn)圈中的任何能量都會(huì )在短時(shí)間內消失。但是，如果第二個(gè)線(xiàn)圈靠近它，則第二個(gè)線(xiàn)圈可以吸收大部分能量，其方式與變壓器中的次級線(xiàn)圈幾乎相同。這可以通過(guò)簡(jiǎn)單的電路將功率轉移到附近區域。
問(wèn)題是這樣的共鳴并不總是好的結果。不正確的走線(xiàn)路徑可能是有害耦合的起源-噪音！電源和/或接地平面中的環(huán)路會(huì )隨著(zhù)插槽周?chē)碾娏鳒u流而產(chǎn)生鈴聲。傳輸線(xiàn)或其他反射幾何形狀中的短截線(xiàn)可能是電磁干擾的來(lái)源。
處理磁耦合的簡(jiǎn)單技巧
PCB設計中有很多規則可以幫助減少不同電路之間的相互影響。最相關(guān)的是元素之間的間距。放下的任何走線(xiàn)都應考慮到每當電流發(fā)生變化時(shí)圍繞導體的所謂B場(chǎng)。
為了保持信號完整性，我們要避免對電流造成障礙的阻抗不匹配。通孔是磁耦合的主要位置之一。從痕跡進(jìn)入桶狀并回到痕跡可能會(huì )在高數據速率下造成震動(dòng)。
一個(gè)小故事：您工作的每個(gè)工程師都會(huì )有自己的優(yōu)先級。有些將集中于功率形狀和旁路電容器的放置。在此方面做得好將緩解大多數其他問(wèn)題。其他EE將努力爭取更緊密的長(cháng)度匹配或通道之間的接地軌，以集中削減時(shí)序預算。
我有一位先生，他無(wú)法忍受兩個(gè)過(guò)孔穿過(guò)接地層中同一空隙的景象。唯一可行的方法是兩個(gè)通孔攜帶形成差分對的信號。在剩下的時(shí)間里，這是公開(kāi)邀請大幅度信號干擾其小幅度表親。
為了將電路板取出，我逐層檢查了電路板，并盡可能多地分隔了過(guò)孔。即使使用同一網(wǎng)，我們也希望較小的小組減少該地區其他銅澆注的開(kāi)口。減少電磁干擾的總負荷是一個(gè)接一個(gè)的小動(dòng)作。了解高速總線(xiàn)在PCB上傳播的物理原理，使您距離成功的設計工作更近了一步。
磁學(xué)并不是什么新鮮事物。法拉第，特斯拉，麥克斯韋等先驅者一直在研究這種自然現象。但是，我們仍在探索，學(xué)習和開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，這些新產(chǎn)品使物理學(xué)能夠為共同的利益而努力。