Erforderliche Schritte für ein Low-EMI-PCB-Design

Das erste, was zu tun ist, ist zu erkennen, dass EMI/EMC eine Kunst und keine Wissenschaft ist, das Ziel ist es, Rauschen zu eliminieren (das Rauschen eines Mannes ist das Signal eines anderen Mannes) und bei Bedarf Vorschriften zu erlassen. Es gibt keine Checkliste, es hängt wirklich vom Design ab.

Warum ist es eine Kunst? weil jedes Design anders ist und selbst die kleinsten Unterschiede (in parasitären oder anderen Faktoren) einen großen Unterschied machen können, ob das Design funktioniert oder die Vorschriften erfüllt. Eine Methode, Dinge zu tun, könnte für ein Design gut funktionieren, aber nicht für ein anderes. Normalerweise ist es einfacher (und weniger zeitaufwändig), zu testen als zu modellieren, aber die Anwendung der Regeln hilft zu verstehen, was getan werden muss, um das Problem zu lösen.

Ich werde die Grundlagen durchgehen, die jeweils ein Kapitel sein könnten, aber Dinge, die Designer beachten müssen. Wenn Sie nicht erkennen, was sie sind, dann beginnen Sie mit der Recherche zu diesem Thema. (Dies ist keine allumfassende Liste, aber ich hoffe, die meisten Themen zu treffen)

1) Parasiten. Jede Komponente hat parasitäre Induktivität, Kapazität und Widerstand. Kennen Sie diese für jede Komponente und erfahren Sie, wann das Design sie berücksichtigen muss (normalerweise kommen +50 MHz Parasiten ins Spiel).

2) Gleichtaktrauschen, Spannung, die durch einen gemeinsamen Pfad (Masse, Kabel) läuft, kann an zwei Lasten Rauschen erzeugen.

3) Rückströme. Die Masseebene hat nicht 0 Ohm, sie hat einen parasitären Widerstand. Ströme von Geräten kehren über den Weg mit der niedrigsten Impedanz zur Quelle zurück

4) PCB-Leiterbahnen mit gegenseitiger Induktivität, Kabel (jeder Leiter mit Strom) haben Magnetfelder, diese koppeln an benachbarte Leiter.

5) Erdschleifen – Erstellen Sie keine Erdschleifen, es gibt viele Möglichkeiten, dies zu tun.

6) Abschirmung, Abschirmungen stoppen elektrische Felder (es gibt auch magnetische Abschirmung) Die Abschirmung kann ihre eigenen Probleme verursachen, wenn Ströme durch Abschirmungen nicht berücksichtigt werden (kann Erdschleifen und Antennen verursachen)

7) Antennen, alles funktioniert wie eine Antenne, einschließlich Leiterbahnen, Flugzeuge und Kabel. Finden Sie heraus, wann dies ein Problem sein wird.

8) Getrennte Ebenen, bei einigen Designs kann es vorteilhaft sein, digitale und analoge Ebenen zu trennen, bei anderen nicht.

9) Schaltlasten, egal ob es sich um eine getaktete / schaltende PCB-Leiterbahn, einen DC-DC-Wandler, ein Schaltnetzteil oder eine PWM-Last handelt. Diese erzeugen alle reichlich Rauschen in einem breiten Frequenzbereich. Es muss eine Impedanzsteuerung implementiert werden (denken Sie daran, dass Ströme den Weg mit der niedrigsten Impedanz nehmen )

Wenn Interferenzen zwischen aggressiven Signalen und empfindlichen Signalen Teil Ihres Interesses sind, wie z. B. ein elektrisches Feld mit hoher Anstiegsrate, das ein analoges Signal zerstört, oder ein magnetisches Feld mit hoher Anstiegsrate, das ein analoges Signal zerstört, dann laden Sie Signal Chain Explorer herunter und verwenden Sie es. von robustcircuitdesign.com Erstellen Sie Ihre Signalkette (verwenden Sie die Menüs auf der linken Seite), klicken Sie rechts auf „Aktualisieren“ und sehen Sie Ihren SNR.

Klicken Sie dann auf „gargoyles“ und „update“, um zu sehen, wie stark die Standard-Aggressoren das SNR reduziert haben. Die Standardwerte umfassen Hfields, Efields, VDD-Trash und GND-Ströme; Jeder der 4 Typen bietet kleine Datenbanken mit Beispielen, die Sie frei ein-/ausschalten oder bearbeiten können, oder klicken Sie in einer Datenbank auf "Neu", um Ihren eigenen Angreifer einzugeben.

Zusammenfassung: Verwenden Sie eine Grundebene; Platzieren Sie eine Bypass-Kappe am VDD-Pin jedes ICs; Bypass-Kappen nicht teilen; Um eine gemeinsame Nutzung zu verhindern, stecken Sie 10-Ohm-Widerstände (für analoge ICs) oder Ferritperlen (für digitale ICs) zurück in die Bulk-Versorgung. Teilen Sie keine GND-Durchkontaktierungen; Schlitzen Sie die Grundebene nicht auf, wenn Sie erwarten, rauschende Spuren über dem Schlitz zu haben, oder wenn Sie erwarten, empfindliche Spuren über den Schlitz zu führen; niederohmige Knoten sind robuster gegenüber elektrischen Feldern; winzige Schleifen sind robuster gegenüber Magnetfeldern; Erkunden Sie die Schaltfläche "Verbindungen anzeigen" und versuchen Sie, das "Verbindungsverkabelungsmodell" für Spur/Twinlead/TwistedPair/Koax zu bearbeiten.