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技術(shù)專題
抑制PCB上的電磁干擾-這些噪音是什么？
即使無(wú)法用我們的五種感覺來(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(shè)備上。出于多種原因，我們將金屬用于設(shè)備外殼。除了散熱性能外，我們還希望將噪音保持在盒子內(nèi)，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(jí)鏈接在一起，則有助于從清潔電源和公共接地路徑開始。解決噪聲問題的方法幾乎總是累加的。在原型進(jìn)行FCC認(rèn)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)過重新調(diào)整的旁路電容器值。
一般而言，有一些因素會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減。主要因素之一是長(zhǎng)痕跡。信號(hào)傳播得越遠(yuǎn)，越有可能在壞鄰居附近結(jié)束。在這種情況下，不良可能意味著雜音或可能容易拾取噪音。我很想為筆記本電腦打開那大的白色塑料壁疣，以查看它是否有屏蔽。
音頻因果報(bào)應(yīng)-這些組件是噪聲抑制器電路的典型構(gòu)建塊
防御墻的第一道防線是清除墻壁上的污垢。在PCB層面，第二道防線是保護(hù)最脆弱的受害者跡線免于暴露于外界。EMI屏蔽在噪聲產(chǎn)生器和敏感信號(hào)周圍進(jìn)行。減少這兩種類型元素之間耦合的最佳方法之一就是簡(jiǎn)單地增加空間。
組件和印刷天線的放置和方向?qū)τ跍p輕噪聲問題大有幫助。但是，慷慨的PCB十分罕見。無(wú)論電子設(shè)備的數(shù)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(zhàn)。許多設(shè)計(jì)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，但似乎可以通過將電路順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度來(lái)獲得較短的走線。請(qǐng)注意，路徑保持不開會(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。在形狀的邊緣放置通孔將無(wú)法達(dá)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(jī)械輪廓通常來(lái)自機(jī)械工程師，幾乎沒有電氣培訓(xùn)。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(zhǎng)鏈接。
內(nèi)部路由比在外層運(yùn)行攻擊者更有效。該概念基于以下事實(shí)：在跡線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(hào)層上圍繞軌跡的專用形狀是一個(gè)好策略。
嘈雜痕跡周圍的警戒帶。周圍的低速信號(hào)受益于隔離
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(biāo)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地面，整個(gè)平面將不會(huì)吞噬這些防護(hù)帶。您可能已經(jīng)注意到幾個(gè)信號(hào)通孔，而沒有相鄰的接地通孔。這兩層上的信號(hào)都將看到第4層上的接地層，因此接地過孔將是一種很好的措施。
請(qǐng)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層過渡的單個(gè)返回通孔之外，在3-5個(gè)信號(hào)通孔周圍還有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。如果沒有足夠的空間，請(qǐng)盡最大努力隔離嘈雜的聚會(huì)。
我們聽到了很多有關(guān)長(zhǎng)度匹配，相位調(diào)整以及照顧高速連接阻抗的信息。我們知道，通孔是不連續(xù)的，如果可能的話，我們應(yīng)該避免。在參考平面上的裂口或空隙上布線是禁忌。為了將EMI降至最低，所有這些阻抗和時(shí)序規(guī)則也是必需的。
我們還深深地希望在放置和布線旁路蓋時(shí)要保持電感環(huán)路較小。我們被告知對(duì)電源和接地層使用多個(gè)過孔。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(hào)完整性和功率完整性規(guī)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(shè)計(jì)實(shí)踐可幫助我們解決EMI和RFI問題。
減少串?dāng)_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(jié)省功率。我首先提到噪聲抑制通常是一個(gè)附加過程。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(yīng)。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)起著巨大的作用。這絕對(duì)是董事會(huì)上最有趣的網(wǎng)絡(luò)。過孔是阻止接地網(wǎng)絡(luò)從其他網(wǎng)絡(luò)充電的一件事。
降低包括空隙在內(nèi)的接地平面的邊緣，可以使PCB安靜運(yùn)行，并為散熱提供實(shí)質(zhì)性途徑。掌握了EMI的所有基本規(guī)則后，您將以不同的方式看到PCB。當(dāng)藝術(shù)家嘗試?yán)L制徽標(biāo)或任何其他東西的假想電路時(shí)，我們可以立即發(fā)現(xiàn)它。
一般人會(huì)看到圓圈和線，卻不知道區(qū)別。訓(xùn)練有素的設(shè)計(jì)師會(huì)發(fā)現(xiàn)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(chǔ)路由的細(xì)微差別，甚至將一堆吉他效果鏈接在一起以創(chuàng)建我在腦海中聽到的聲音。我正在尋找超越電線和連接器范圍的問題。PCB設(shè)計(jì)者就是這樣看待世界的。