Các quy tắc cơ bản cho EMC của PCB tín hiệu hỗn hợp là.
- Làm cho đường dẫn dòng điện gần nguồn nhất và nhỏ gọn nhất có thể để diện tích vòng lặp càng nhỏ càng tốt.
- Chỉ cung cấp một mặt đất chuẩn cho một hệ thống; nếu không, nó tương đương với việc cố ý tạo ra một ăng-ten lưỡng cực.
Hãy tưởng tượng một mạch chuyển đổi tần số cao PCB trong đó điện áp đầu vào và dòng điện là tín hiệu tương tự. Các công tắc trong bộ chuyển đổi bắt đầu chuyển mạch với việc áp dụng tín hiệu đồng hồ kỹ thuật số. Mạch cấp nguồn trong bộ chuyển đổi là mạch tương tự và mạch điều khiển là kỹ thuật số.
Bộ chuyển đổi PCB là PCB tín hiệu hỗn hợp vì nó xử lý cả tín hiệu tương tự và tín hiệu kỹ thuật số. Trong PCB tín hiệu hỗn hợp, tín hiệu tương tự và tín hiệu kỹ thuật số cần được tách biệt về mặt vật lý trong một quá trình được gọi là "phân vùng".
Thiết kế một PCB tín hiệu hỗn hợp là một thách thức vì các thành phần tương tự và kỹ thuật số có dòng điện, điện áp và xếp hạng công suất khác nhau. Tuy nhiên, tuân theo một số quy tắc thiết kế cơ bản sẽ giúp đơn giản hóa việc phân vùng và bố trí PCB tín hiệu hỗn hợp.
Các nhà thiết kế phải phân vùng PCB tín hiệu hỗn hợp và bố trí thiết kế cẩn thận
Đạt được khả năng tương thích điện từ (EMC) là một vấn đề rất được các nhà thiết kế PCB tín hiệu hỗn hợp quan tâm. Khi tín hiệu tương tự và tín hiệu kỹ thuật số cùng tồn tại trên PCB mà không được cách ly, chúng có khả năng bị trộn lẫn với nhau, gây ra nhiễu xuyên âm và nhiễu điện từ. Ví dụ, các dòng nối đất logic kỹ thuật số có thể làm ô nhiễm các tín hiệu tương tự mức thấp trên PCB tín hiệu hỗn hợp. Điều này có thể dẫn đến lỗi vòng phản hồi, lỗi hệ thống điều khiển và sóng hài ở dạng sóng đầu ra. Trong những trường hợp này, khả năng tương thích điện từ của PCB tín hiệu hỗn hợp bị ảnh hưởng, dẫn đến hiệu suất sản phẩm kém. Phân vùng thích hợp và bố trí thích hợp giúp giữ cho tín hiệu kỹ thuật số và tín hiệu tương tự cách ly và ngăn chúng can thiệp vào nhau, do đó giảm đáng kể nhiễu xuyên âm.
Khi phân vùng và bố trí PCB tín hiệu hỗn hợp, phải tuân theo hai quy tắc.
1. Giữ đường dẫn dòng điện gần nguồn nhất và càng nhỏ gọn càng tốt để diện tích vòng lặp càng nhỏ càng tốt.
2. Chỉ cung cấp một mặt đất chuẩn cho một hệ thống; nếu không, nó tương đương với việc cố ý tạo ra một ăng-ten lưỡng cực.
Hai quy tắc này được coi là nguyên tắc cơ bản của thiết kế phân vùng và bố trí PCB tín hiệu hỗn hợp. Sau đây, hãy cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về hai quy tắc vàng này.
Quy tắc 1. Giữ cho đường dẫn hiện tại được bản địa hóa và nhỏ gọn
Mọi tín hiệu chạy trên PCB đều quay trở lại nguồn thông qua mặt đất. Các đường tín hiệu và đường trở lại tạo thành một vòng lặp hiện tại trên PCB. Theo quy tắc đầu tiên được đề cập ở trên, các đường trở lại nên được đặt sao cho chúng tiếp giáp với nguồn tín hiệu, tạo ra diện tích vòng lặp tối thiểu.
Hỏi: Tại sao thiết lập này được khuyến nghị và tại sao điều này lại làm giảm nhiễu điện từ?
Tất cả các dòng điện trở lại thích chạy qua các tuyến trở kháng thấp. Khi đường trở lại nằm ngay bên dưới đường tín hiệu, vòng lặp hiện tại có trở kháng thấp nhất. Khi đường tín hiệu và đường trở lại của nó tạo thành một vòng lặp lớn, một đường dẫn trở kháng cao được hình thành. Điều này là do điện dung và độ tự cảm ký sinh trong vòng lặp hiện tại.
Khi đường tín hiệu và đường trở lại xa nhau, điện dung ký sinh có giá trị cao, làm tăng trở kháng của mạch vòng. Cũng có một mối quan hệ giữa độ tự cảm của vòng lặp và khoảng cách mà điện tích di chuyển, điều này làm tăng thêm trở kháng của đường dẫn. Khi vòng dây lớn, điện tích ra khỏi nguồn phải đi một quãng đường dài mới tới được mặt đất. Điều này làm tăng độ tự cảm của vòng lặp hiện tại, do đó làm tăng trở kháng.
Khi tín hiệu tương tự tần số cao chạy qua các vòng dòng lớn với trở kháng cao, chúng sẽ phát ra bức xạ và gây nhiễu. Tương tự, tín hiệu tương tự mức thấp dễ bị nhiễu điện từ hơn khi chạy qua các vòng dòng trở kháng cao. Ngoài ra, các đường tín hiệu và đường trở lại tạo thành một ăng-ten vòng lặp làm trầm trọng thêm vấn đề EMI. Do đó, chúng tôi muốn làm cho vòng lặp hiện tại ngắn, cục bộ và nhỏ gọn.
Quy tắc 2. Cần có một mặt đất chuẩn duy nhất
Mặt đất phân chia là một cách để cách ly nối đất kỹ thuật số và tương tự. Trong phương pháp này, các mặt phẳng tiếp đất được tách ra khỏi nhau, và không thể nối dây tại chỗ phân chia. Trong các PCB như vậy mà các mặt phẳng tiếp đất được tách biệt với nhau, hai mặt đất chỉ được kết nối gần nguồn điện, tạo thành một vòng dòng lớn, điều này không thuận lợi cho các thiết kế PCB có nhiễu điện từ không nhạy. Ngoài ra, mặt đất tương tự và mặt đất kỹ thuật số ở các điện thế khác nhau, và các dây dài đặt trên các mặt phẳng này tạo thành một ăng ten lưỡng cực thực sự phát ra bức xạ điện từ.
Với tất cả các yếu tố này, phân vùng PCB tín hiệu hỗn hợp là cách tiếp cận lý tưởng. Sự phân vùng giữ cho mặt phẳng đất tham chiếu chung. Tín hiệu tương tự được định tuyến trong phần tương tự và tín hiệu kỹ thuật số được định tuyến trong phần kỹ thuật số, để các tín hiệu ở vị trí riêng của chúng.
Để mô phỏng EMI của toàn bộ hệ thống cho các hệ thống ô tô, di động và hàng không vũ trụ có quy mô lớn và phức tạp, phần mềm Clarity ™ 3D Transient Solver có thể được sử dụng.
Clarity 3D Transient Solver tăng tốc độ mô phỏng của các thiết kế nhiễu điện từ (EMI) lên đến 10 lần so với các bộ giải trường 3D truyền thống và có khả năng mô phỏng gần như không giới hạn. Dựa trên công nghệ bộ giải ma trận song song khổng lồ của Cadence, Clarity 3D Transient Solver cho phép các phòng thí nghiệm không dội âm tốn thời gian và tốn kém thực hiện thử nghiệm EMC nguyên mẫu, mô phỏng các thiết kế lớn trước đây được coi là không thực tế hoặc không thể giải quyết, rút ngắn chu kỳ thiết kế và tăng tốc thời gian.
Chiết Giang NeoDen Technology Co., LTD., Được thành lập vào năm 2010, là một nhà sản xuất chuyên nghiệp chuyên vềMáy chọn và đặt SMT, lò nung lại,máy in stencil, Dây chuyền sản xuất SMT và các Sản phẩm SMT khác.
Sở hữu trung tâm gia công riêng, kỹ sư lắp ráp, kiểm tra và QC lành nghề, để đảm bảo khả năng sản xuất, chất lượng và giao hàng của máy NeoDen.
3 nhóm R&D khác nhau với tổng số 25 cộng với các kỹ sư R&D chuyên nghiệp, để đảm bảo sự phát triển và cải tiến mới ngày càng tốt hơn và tiên tiến hơn.
Các kỹ sư hỗ trợ & dịch vụ tiếng Anh có tay nghề cao và chuyên nghiệp, để đảm bảo phản hồi nhanh chóng trong vòng 8 giờ, giải pháp cung cấp trong vòng 24 giờ.
Nhà sản xuất duy nhất trong số tất cả các nhà sản xuất Trung Quốc đã đăng ký và phê duyệt CE bởi TUV NORD.