抑制PCB上的電磁干擾-這些噪音是什么？

2020-07-31

即使無(wú)法用我們的五種感覺(jué)來(lái)感知發(fā)射，它們也會(huì )損害電路的性能，或者會(huì )濺到附近的其他電子設備上。出于多種原因，我們將金屬用于設備外殼。除了散熱性能外，我們還希望將噪音保持在盒子內，同時(shí)防止其他噪音進(jìn)入。這是共存的兩個(gè)中心原則。

如果要將一系列增益級鏈接在一起，則有助于從清潔電源和公共接地路徑開(kāi)始。解決噪聲問(wèn)題的方法幾乎總是累加的。在原型進(jìn)行FCC認證之前獲得的新原理圖通常具有一個(gè)新的鐵氧體磁珠，可能是四處都有一個(gè)二極管，還有一些經(jīng)過(guò)重新調整的旁路電容器值。

一般而言，有一些因素會(huì )導致信號衰減。主要因素之一是長(cháng)痕跡。信號傳播得越遠，越有可能在壞鄰居附近結束。在這種情況下，不良可能意味著(zhù)雜音或可能容易拾取噪音。我很想為筆記本電腦打開(kāi)那大的白色塑料壁疣，以查看它是否有屏蔽。

音頻因果報應-這些組件是噪聲抑制器電路的典型構建塊

防御墻的第一道防線(xiàn)是清除墻壁上的污垢。在PCB層面，第二道防線(xiàn)是保護最脆弱的受害者跡線(xiàn)免于暴露于外界。EMI屏蔽在噪聲產(chǎn)生器和敏感信號周?chē)M(jìn)行。減少這兩種類(lèi)型元素之間耦合的最佳方法之一就是簡(jiǎn)單地增加空間。

組件和印刷天線(xiàn)的放置和方向對于減輕噪聲問(wèn)題大有幫助。但是，慷慨的PCB十分罕見(jiàn)。無(wú)論電子設備的數量多寡，印刷電路板的成本都很高，所以少即是多。事半功倍是我們的生存挑戰。許多設計都會(huì )有一個(gè)外部振蕩器，因此讓我們看一下這種情況。

一種水晶，它是被動(dòng)零件

晶體放置在靠近IC的位置，但似乎可以通過(guò)將電路順時(shí)針旋轉90度來(lái)獲得較短的走線(xiàn)。請注意，路徑保持不開(kāi)會(huì )產(chǎn)生一條溝紋，該溝紋將外層接地層與晶體的引腳分開(kāi)。在形狀的邊緣放置通孔將無(wú)法達到目的。理想情況下，將有一個(gè)或多個(gè)XO返回引腳用于直接返回SOC的接地路徑。

PCB的機械輪廓通常來(lái)自機械工程師，幾乎沒(méi)有電氣培訓。它們可能會(huì )給我們板子的一部分提供高零件。您不知道嗎，高的零件包括水晶。所有要做的事情就是坐在那里制造噪音，因此必須做一些與母系的長(cháng)鏈接。

內部路由比在外層運行攻擊者更有效。該概念基于以下事實(shí)：在跡線(xiàn)的上方和下方都將有不間斷的接地平面。更進(jìn)一步，在信號層上圍繞軌跡的專(zhuān)用形狀是一個(gè)好策略。

嘈雜痕跡周?chē)木鋷?。周?chē)牡退傩盘柺芤嬗诟綦x

在上圖中，地面網(wǎng)絡(luò )以綠色突出顯示。青色和洋紅色代表第3層和第5層。通孔標簽指示微通孔的跨度。我們希望將相關(guān)的接地層綁在一起，但不一定要將其他接地層綁在一起。如果我們要在路由層上淹沒(méi)地面，整個(gè)平面將不會(huì )吞噬這些防護帶。您可能已經(jīng)注意到幾個(gè)信號通孔，而沒(méi)有相鄰的接地通孔。這兩層上的信號都將看到第4層上的接地層，因此接地過(guò)孔將是一種很好的措施。

請注意，我在第3層中使用了2-4微孔堆棧，而在第5層中則使用了4-6的微孔堆棧。最后，除了用于從第3層到第5層過(guò)渡的單個(gè)返回通孔之外，在3-5個(gè)信號通孔周?chē)€有2-6個(gè)通孔的簇。這個(gè)想法是在z軸上形成一個(gè)同軸的法拉第籠。如果沒(méi)有足夠的空間，請盡最大努力隔離嘈雜的聚會(huì )。

我們聽(tīng)到了很多有關(guān)長(cháng)度匹配，相位調整以及照顧高速連接阻抗的信息。我們知道，通孔是不連續的，如果可能的話(huà)，我們應該避免。在參考平面上的裂口或空隙上布線(xiàn)是禁忌。為了將EMI降至最低，所有這些阻抗和時(shí)序規則也是必需的。

我們還深深地希望在放置和布線(xiàn)旁路蓋時(shí)要保持電感環(huán)路較小。我們被告知對電源和接地層使用多個(gè)過(guò)孔。電源平面和接地平面的交替變化會(huì )將PCB變成一堆自由電容器。這些信號完整性和功率完整性規則是出于上面列出的電路性能原因而存在的，而且還可以阻止雜散輻射的發(fā)射。扎實(shí)的設計實(shí)踐可幫助我們解決EMI和RFI問(wèn)題。

減少串擾實(shí)際上可以降低功耗。產(chǎn)生噪聲會(huì )消耗能量，因此抑制噪聲可以節省功率。我首先提到噪聲抑制通常是一個(gè)附加過(guò)程。這些電阻，電容和電感元件中的每一個(gè)都有其自己的寄生效應。這就像添加奶油和糖以減少咖啡的苦味。在某些時(shí)候，我們會(huì )失去咖啡的味道，因此需要更濃的咖啡。

優(yōu)雅的布局可以解決潛在的能量傳遞問(wèn)題，在基本電路的頂部不需要那么多的奶油和糖。地面網(wǎng)起著(zhù)巨大的作用。這絕對是董事會(huì )上最有趣的網(wǎng)絡(luò )。過(guò)孔是阻止接地網(wǎng)絡(luò )從其他網(wǎng)絡(luò )充電的一件事。

降低包括空隙在內的接地平面的邊緣，可以使PCB安靜運行，并為散熱提供實(shí)質(zhì)性途徑。掌握了EMI的所有基本規則后，您將以不同的方式看到PCB。當藝術(shù)家嘗試繪制徽標或任何其他東西的假想電路時(shí)，我們可以立即發(fā)現它。

一般人會(huì )看到圓圈和線(xiàn)，卻不知道區別。訓練有素的設計師會(huì )發(fā)現心跳中的缺陷。這不僅超出了藝術(shù)效果，而且還涉及到存儲路由的細微差別，甚至將一堆吉他效果鏈接在一起以創(chuàng )建我在腦海中聽(tīng)到的聲音。我正在尋找超越電線(xiàn)和連接器范圍的問(wèn)題。PCB設計者就是這樣看待世界的。