Methoden zur Stärkung der Entstörungsfähigkeit im PCB-Design

Die schnelle Entwicklung der Elektroniktechnologie trägt zur hohen Dichte elektronischer Komponenten bei, was die Fähigkeit der Entstörung für PCB-Designer hervorruft. Beim PCB-Design müssen Designer die allgemeinen Prinzipien des PCB-Designs und die Anti-Interferenz-Anforderungen einhalten. Die Entstörungsfähigkeit im PCB-Design steht in direktem Zusammenhang mit der Gültigkeit und Stabilität elektronischer Produkte und wird sogar als Schlüsselpunkt des Designs angesehen. Wenn die Anti-Interferenz-Anforderungen im Designverfahren vollständig berücksichtigt werden, wird auch Zeit gespart, da nachträglich keine Anti-Interferenz-Abhilfemaßnahmen ergriffen werden müssen.

Quelle der Interferenzerzeugung in PCB

Die Quelle der Interferenzerzeugung in PCB kommt von den folgenden Elementen:
a. Störquelle bezieht sich auf die Komponenten, Geräte oder Signale, die Störungen erzeugen, wie z. B. Relais, siliziumgesteuerte Gleichrichter, elektrische Maschinen und Hochfrequenzuhren.
b. Empfindliche Komponenten beziehen sich auf leicht anfällige Objekte wie A/D (D/A)-Wandler, Einzelchip-Mikrocomputer (SCM), digitale ICs usw.
c. Der Übertragungsweg bezieht sich auf den Weg oder das Medium, über das Störungen von ihrer Quelle zu den empfindlichen Komponenten gelangen. Je nach Übertragungsweg können Störungen in zwei Kategorien eingeteilt werden:Leitungsstörungen und Strahlungsstörungen. Ersteres bezieht sich auf die über Kabel übertragenen Störungen an empfindlichen Bauteilen. Anders als im Frequenzband von Nutzsignalen kann die Übertragung hochfrequenter Störgeräusche durch Hinzufügen von Filtern auf Leitungen reduziert werden, und manchmal kann auch das Hinzufügen von isolierten Optokopplern funktionieren. Strahlungsinterferenz bezieht sich auf die Interferenz, die durch den Weltraum auf empfindliche Komponenten übertragen wird. Die allgemeine Lösung besteht darin, den Abstand zwischen Störquelle und empfindlichen Komponenten zu vergrößern oder sie durch Erdungskabel zu isolieren.

Prinzipien der Anti-Interferenz im PCB-Design

Die allgemeinen Grundsätze der Entstörung sollten das Unterbinden von Störquellen, das Verkürzen von Störübertragungswegen und das Erhöhen der Entstörkapazität empfindlicher Komponenten umfassen. Die spezifischen Maßnahmen jedes Prinzips werden im folgenden Inhalt angezeigt:

• Zum Sperren von Störquellen

a. Bei Relais können zwei Maßnahmen getroffen werden, um Störquellen zu unterdrücken. Störquelle bezieht sich auf die Komponenten, Geräte oder Signale, die Störungen erzeugen, wie Relais, siliziumgesteuerte Gleichrichter, elektrische Maschinen und Hochfrequenzuhren.
1). Der Relaisspule kann eine Rücklaufdiode hinzugefügt werden, um die erzeugte Interferenz der elektromotorischen Gegenkraft bei ausgeschalteter Spule zu eliminieren.
2). Eine Funkenunterdrückungsschaltung kann an die Pins von Relais parallel angeschlossen werden, um die Funkenstörung zu reduzieren.

b. Für elektrische Maschinen kann ein Filterkreis hinzugefügt werden. Beachten Sie, dass die Zuleitungen von Kondensator und Induktor so kurz wie möglich sein sollten.

c. Bei siliziumgesteuerten Gleichrichtern kann eine RC-Interferenzschaltung an Pins des siliziumgesteuerten Gleichrichters angeschlossen werden, um das vom siliziumgesteuerten Gleichrichter erzeugte Rauschen zu reduzieren.

d. Ein Hochfrequenzkondensator im Bereich von 0,01 ΜF bis 0,1 ΜF sollte mit jedem IC an Bord verbunden werden, um die vom IC erzeugten Interferenzen zu verringern. Beachten Sie, dass in Bezug auf die Verlegung von Hochfrequenzkondensatoren die Drähte nahe an der Stromversorgung liegen und kurz und dick sein sollten. Anderenfalls würde der äquivalente Serienwiderstand mit Einfluss auf die Filterwirkung erhöht.

• Um den Interferenzübertragungsweg zu reduzieren

Zu den gewöhnlichen Maßnahmen zum Reduzieren des Interferenzübertragungswegs gehören insbesondere:
a. Der Einfluss der Stromversorgung auf SCM sollte vollständig berücksichtigt werden. Viele SCMs reagieren sehr empfindlich auf das Rauschen der Stromversorgung, und Filterschaltungen oder Spannungsregler sollten der SCM-Stromversorgung hinzugefügt werden, um die Interferenz von Stromrauschen auf das SCM zu verringern.
b. Wenn I/O-Ports im SCM verwendet werden, um Rauschkomponenten zu kontrollieren, sollte eine Isolierung (Π-förmige Filterwelle) zwischen I/O-Ports und Rauschquelle hinzugefügt werden.
c. Das Quarzoszillator-Routing sollte beachtet werden. Der Quarzoszillator sollte sich in der Nähe der SCM-Pins befinden, wobei das Erdungskabel die Taktzone isoliert. Das Gehäuse des Kristalloszillators wird mit dem Boden verbunden und stabilisiert.
d. Die Platine sollte eine vernünftige Aufteilung nach starken oder schwachen Signalen, digitalen oder analogen Signalen haben. Störquellen wie elektrische Maschine oder Relais sollten von empfindlichen Komponenten wie SCM isoliert werden.
e. Erdungskabel sollten verwendet werden, um die digitale Zone von der analogen Zone und die digitale Masse von der analogen Masse zu isolieren, die an einem Ende mit der Stromversorgungsmasse verbunden wird. Dieses Prinzip eignet sich auch für A/D- und D/A-Chip-Routing.
f. Erdungskabel von SCM und Hochleistungskomponenten sollten unabhängig voneinander geerdet werden, um die gegenseitige Beeinflussung zu verringern. Außerdem sollten Hochleistungskomponenten am Rand der Platine platziert werden.
g. Anti-Interferenz-Komponenten wie Ferritperle, Ferritrohr, Stromfilter und Abschirmgehäuse werden an einigen wichtigen Stellen an Bord verwendet, wie z. B. SCM-E/A-Ports, Stromkabel und PCB-Verbindungsleitungen, um die Anti-Interferenz-Kapazität drastisch zu erhöhen Schaltung.

• Zur Erhöhung der Entstörfähigkeit empfindlicher Komponenten

Dies bezieht sich auf die Maßnahmen, dass die Aufnahme von Störgeräuschen von empfindlichen Komponenten reduziert werden soll und eine schnelle Erholung von anormalen Bedingungen. Zu den üblichen Maßnahmen zur Erhöhung der Entstörfähigkeit empfindlicher Komponenten gehören:
a. Der Bereich der Leiterschleife sollte beim Verlegen vergrößert werden, um induziertes Rauschen zu reduzieren.
b. Bei der Verlegung sollten sowohl die Stromleitung als auch das Erdungskabel so dick wie möglich sein, um den Druckabfall zu reduzieren und Rauschen zu entkoppeln.
c. Die freien I/O-Ports am SCM sollten mit Masse oder Strom verbunden werden, ebenso wie andere IC-Leerports, ohne die Systemlogik zu ändern.
d. Leistungsmonitor und Watchdog-Schaltung sollten auf SCM verwendet werden, damit die Anti-Interferenz-Kapazität der gesamten Schaltung drastisch erhöht werden kann.
e. Anstelle von IC-Sockeln sollten IC-Komponenten direkt auf die Platine geschweißt werden.
f. Da die gegenwärtige Geschwindigkeit die Anforderungen erfüllen kann, sollte der Kristalloszillator des SCM verringert und eine digitale Schaltung mit niedriger Geschwindigkeit aufgenommen werden.

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