Шаги, необходимые для разработки печатной платы с низким уровнем электромагнитных помех

Во-первых, нужно понять, что EMI\EMC — это искусство, а не наука, цель — устранить шум (шум одного человека — это сигнал другого человека) и при необходимости пройти нормативные требования. Контрольного списка нет, он действительно зависит от дизайна.

Почему это искусство? потому что каждый дизайн отличается, и даже самые маленькие различия (в паразитных или других факторах) могут иметь большое значение для того, работает ли дизайн или соответствует ли он требованиям. Один метод ведения дел может отлично работать для одного дизайна, но не для другого. Обычно проще (и меньше времени) тестировать, чем моделировать, но применение правил поможет понять, что нужно сделать для решения проблемы.

Я расскажу об основах, каждая из которых могла бы стать отдельной главой, но дизайнеры должны знать о вещах. Если вы не понимаете, что это такое, начните исследовать эту тему. (Это не исчерпывающий список, но я надеюсь затронуть большинство тем)

1) Паразиты. Каждый компонент имеет паразитную индуктивность, емкость и сопротивление. Знайте, что это для каждого компонента, и узнайте, когда проект должен их учитывать (обычно в игру вступают паразитные +50 МГц)

2) Синфазный шум, напряжение, проходящее через общий путь (земля, кабели), может создавать шум на двух нагрузках.

3) Обратные токи. Заземляющий слой не 0 Ом, он имеет паразитное сопротивление. Токи от устройств возвращаются обратно к источнику по пути с самым низким импедансом.

4) Взаимная индуктивность дорожек печатной платы, кабели (любой проводник с током) имеют магнитные поля, они будут соединяться с соседними проводниками.

5) Контуры заземления - не создавайте контуры заземления, это можно сделать множеством способов.

6) Экранирование, экраны останавливают электрические поля (также есть магнитное экранирование) Экранирование может создавать свои проблемы, если не учитывать токи через экраны (может вызвать контуры заземления и антенны)

7) Антенны. Все работает как антенна, включая дорожки, плоскости и кабели. Узнайте, когда это станет проблемой.

8) Разделение плоскостей: для некоторых конструкций может быть выгодно разделить цифровую и аналоговую плоскости, а для других нет.

9) Переключение нагрузки, будь то синхронизированная\переключающая печатная плата, преобразователь постоянного тока в постоянный, импульсный источник питания или нагрузка ШИМ. Все они будут генерировать большое количество шума в широком диапазоне частот. Необходимо будет реализовать контроль импеданса (помните, что токи будут проходить по пути с самым низким импедансом )

Если вас интересуют помехи между агрессивными и чувствительными сигналами, например электрическое поле с высокой скоростью нарастания, искажающее аналоговый сигнал, или магнитное поле с высокой скоростью нарастания, искажающее аналоговый сигнал, загрузите и используйте обозреватель цепочек сигналов, с сайта robustcircuitdesign.com Создайте свою сигнальную цепочку (используйте меню слева), нажмите «Обновить» справа и посмотрите свой SNR.

Затем нажмите «горгульи» и «обновить», чтобы увидеть, насколько сильно агрессоры по умолчанию уменьшили SNR. Значения по умолчанию включают Hfields, Efields, мусор VDD и токи GND; каждый из 4 типов предоставляет небольшие базы данных примеров, которые вы можете включать/выключать, редактировать или нажимать «новый» в базе данных, чтобы ввести своего собственного агрессора.

Резюме: используйте наземную плоскость; поместите заглушку на вывод VDD каждой микросхемы; не делитесь заглушками байпаса; чтобы предотвратить совместное использование, вставьте резисторы 10 Ом (для аналоговых ИС) или ферритовые бусины (для цифровых ИС) обратно в общий источник питания; не разделяйте переходы GND; не прорезайте заземляющую плоскость, если вы предполагаете, что над прорезью будут шумные трассы, или если вы планируете проложить чувствительные трассы над прорезью; узлы с низким сопротивлением более устойчивы к электрическим полям; крошечные петли более устойчивы к магнитным полям; изучите кнопку «показать межсоединения» и попробуйте отредактировать «модель межсоединений» для трассы/двойного провода/витой пары/коаксиального кабеля.