Analyse zu Entstörungs- und Erdungsstrategien für PCBs

Heutzutage sind alle Arten von elektronischen Produkten in alle Bereiche des Lebens der Menschen eingedrungen, was zur schnellen Entwicklung von Leiterplatten geführt hat, die den Kern elektronischer Geräte bilden. Ob elektronische Geräte normal, sicher und stabil arbeiten können, hängt in hohem Maße vom PCB-Design ab. Im Prozess des PCB-Designs ist das wichtigste Bindeglied das Design in Bezug auf Erdung und Entstörung für elektronische Produkte. Bisher haben Designer für bestimmte Leiterplatten ihre eigene Meinung zu Erdung und Entstörung, und sowohl Methoden als auch Technologien in Bezug auf Erdung und Entstörung machen von Zeit zu Zeit Fortschritte, was eine erhebliche Garantie für einen konstant stabilen Sicherheitsbetrieb elektronischer Geräte bieten wird. Dieser Artikel behandelt die Anti-Interferenz- und Erdungsstrategien für PCBs.

Erdung von Digitalsignalen und Analogsignalen

Im Prozess des PCB-Designs unterscheiden wir nicht strikt zwischen digitalen Signalbereichen und analogen Signalbereichen. Ein weiteres Beispiel:In einem Stromkreis als öffentlicher Abschnitt ist es schwierig zu beurteilen, zu welchem ​​Abschnitt die Leistung gehört. Die übliche Anti-Interferenz-Methode besteht darin, digitale Schaltungen von analogen Schaltungen zu unterscheiden, und sie sollten in verschiedenen Bereichen gezeichnet werden. Aber wie gestaltet man den nicht streng unterscheidbaren Abschnitt, wie den oben erwähnten Leistungsteil? Die Wesentlichkeit der Unterscheidung analoger Signale von digitalen Signalen liegt in der Eigenschaft des betreffenden Chips, dh ob der Chip analog oder digital ist. Der Leistungsteil versorgt analoge Schaltungen mit Strom, wenn er zum analogen Teil gehört, während er zum digitalen Teil gehört, wenn er den digitalen Chip mit Strom versorgt. Wenn jedoch beide Abschnitte gleichzeitig dieselbe Leistung anlegen, wird das Brückenverfahren angewendet, um Leistung von einem anderen Teil zu führen. Dieses oben erwähnte Anti-Interferenz-System ist derzeit eine relativ verbreitete Methode. In Wirklichkeit funktioniert diese Methode nur in einigen kleinen Systemen oder Leiterplatten. Dennoch werden in großen Schaltungssystemen normalerweise viele potenzielle Probleme durch die Anwendung dieses Verfahrens verursacht, insbesondere in komplizierten Systemen, wo diese Probleme so hervorstechend sind, dass EMI-Probleme daher beim Routing unter Umgehung des Verteilungsabstands verursacht werden. Wenn beispielsweise ein typischer A/D-Wandler verwendet wird, schlägt PCB Fab Houses vor, AGND und DGND am A/D-Wandler mit niedriger Impedanz über die kürzeste Leitung mit Masse zu verbinden. Daher werden bei Anwendung des oben erwähnten Verfahrens zwei Massen durch die Verbindungsbrücke verbunden, die eine äquivalente Breite mit einem IC unter einem A/D-Wandler hat.

Bei Systemen mit vielen A/D-Wandlern würden jedoch Mehrpunktverbindungen erzeugt, wenn jeder gemäß dem oben erwähnten Verfahren verarbeitet würde. Für die Isolation zwischen digitaler Masse und analoger Masse wäre dies ohne Bedeutung. Um dieses Problem zu lösen, sollte die Erdung so angelegt werden, dass die Erdung in digitale und analoge Erdung unterteilt ist, was beide in der Lage ist, die Anforderungen der Hersteller zu erfüllen und EMI-Probleme so weit wie möglich zu reduzieren.

Analyse zur Entstörung von Hochfrequenzsignalen

Beim Design von Leiterplatten mit Hochfrequenzsignalen kann jedes Metall oder Blei als ein Bauteil betrachtet werden, das aus Widerstand, Induktivität und Kondensator besteht. Eine gedruckte Leitung mit einer Länge von 25 mm auf einer Leiterplatte kann eine Induktivität von 15 nH bis 20 NH erzeugen. Daher sollte eine Mehrpunkt-Erdungsstrategie angewendet werden, damit jedes Stromkreissystem in eine benachbarte Erdungsleitung mit der niedrigsten Impedanz eingeschätzt wird. Darüber hinaus sollten Erdungsimpedanz und Induktivität zwischen Erdungsleitungen so weit wie möglich reduziert werden, und eine gegenseitige Kopplung zwischen Schaltungen, die durch verteilte Kapazität verursacht wird, sollte ebenfalls verringert werden. Die einfachste Methode der Mehrpunkterdung ist die vollständige Kupferbeschichtung. Erdungspunkte von Komponenten sind mit dem Beschichtungskupfer verbunden, und die Erdungsebene, die den größten Teil der Leiterplatte bedeckt, bietet eine Referenzebene mit extrem niedriger Impedanz. Dann kann eine unnötige Hochfrequenzkopplung zwischen jeder Komponente und Einheitsschaltung vermieden werden.

Digitale Masse und analoge Masse müssen in Hochfrequenz-Leiterplatten unabhängig voneinander verarbeitet werden. Massepegel von Hochfrequenz-Digitalsignalleitungen unterscheiden sich normalerweise voneinander, und zwischen ihnen tritt häufig eine Spannungsabweichung auf. Darüber hinaus enthalten Erdungsleitungen für digitale Hochfrequenzsignale immer eine ziemlich reiche harmonische Komponente von Hochfrequenzsignalen. Wenn digitale Signalerdungsleitungen direkt mit analogen Signalerdungsleitungen verbunden sind, stören Oberwellen von Hochfrequenzsignalen analoge Signale im Wege der Erdungsleitungskopplung. Im Allgemeinen sollten digitale Hochfrequenzsignal-Erdungsleitungen von analogen Signalerdungsleitungen getrennt werden, entweder durch die Methode der Einzelpunktverbindung an der geeigneten Position oder durch die Methode der Hochfrequenz-Drossel-Magnetperlenverbindung.

Analyse zur Entstörung von Hochfrequenzsignalen

Beim PCB-Design hängen Komponentenlayout und Leiterdicke stark mit Interferenzen zusammen, was professionelle Technologie und volle Erkennungsfähigkeit von Designern erfordert. Die Entstörung des PCB-Designs hängt mit der Anwendungsleistung elektronischer Produkte zusammen. Die Liste der in diesem Artikel vorgestellten Regeln ist die Zusammenfassung praktischer Designerfahrungen von Designern, die für PCB-Designer definitiv nützlich sind.

Hilfreiche Ressourcen:
• Wie man Interferenzen im PCB-Design besiegt
• Methoden zur Stärkung der Anti-Interferenz-Fähigkeit im PCB-Design
• Diskussion über Strom und Erdung in der elektromagnetischen Kompatibilität von PCB
• PCB-Fertigungsservice mit vollem Funktionsumfang von PCBCart – Mehrere Mehrwertoptionen
• Erweiterter PCB-Bestückungsservice von PCBCart – ab 1 Stück