Анализ стратегий защиты от помех и заземления печатных плат

В настоящее время всевозможные электронные продукты проникли во все уголки жизни людей, что привело к быстрому развитию печатных плат, которые являются основой электронных устройств. Способность электронных устройств работать нормально, безопасно и стабильно во многом зависит от конструкции печатной платы. В процессе проектирования печатных плат наиболее важным звеном является проектирование электронных продуктов с точки зрения заземления и защиты от помех. До сих пор разработчики конкретных печатных плат придерживаются собственного мнения в отношении заземления и защиты от помех, и методы и технологии, касающиеся заземления и защиты от помех, время от времени совершенствуются, что обеспечит значительную гарантию постоянной стабильной работы безопасности электронных устройств. В этой статье обсуждаются стратегии защиты от помех и заземления печатных плат.

Заземление цифровых и аналоговых сигналов

В процессе проектирования печатной платы мы не можем строго разграничить области цифровых сигналов и области аналоговых сигналов. Другой пример, в цепи, как в общедоступной секции, трудно судить, к какой секции относится питание. Обычный метод защиты от помех состоит в том, чтобы отличить цифровые схемы от аналоговых, и они должны быть нарисованы в разных областях. Но как спроектировать секцию, которую нельзя строго выделить, например силовую секцию, упомянутую выше? Существенность отличия аналоговых сигналов от цифровых сигналов заключается в свойстве соответствующего чипа, то есть в том, является ли чип аналоговым или цифровым. Секция питания подает питание на аналоговые схемы, когда она принадлежит аналоговой секции, и принадлежит к цифровой секции, когда подает питание на цифровой чип. Однако, когда обе секции подают одну и ту же мощность одновременно, метод моста будет применяться для отведения мощности от другой части. Упомянутая выше система защиты от помех в настоящее время является относительно распространенным методом. На самом деле этот метод работает только в некоторых небольших системах или печатных платах. Тем не менее, в системах с большими цепями применение этого метода обычно вызывает множество потенциальных проблем, особенно в сложных системах, где эти проблемы настолько серьезны, что поэтому проблемы с электромагнитными помехами возникают при прокладке в обход расстояния распределения. Например, когда применяется типичный аналого-цифровой преобразователь, заводы по производству печатных плат предложат подключить AGND и DGND на аналого-цифровом преобразователе к земле с низким импедансом через самый короткий провод. Следовательно, при применении упомянутого выше метода два заземления соединяются через соединительную перемычку, которая имеет эквивалентную ширину с ИС под аналого-цифровым преобразователем.

Однако для систем с большим количеством аналого-цифровых преобразователей, если каждый из них будет обработан в соответствии с упомянутым выше методом, будут созданы многоточечные соединения. Это не имело бы значения для изоляции между цифровым заземлением и аналоговым заземлением. Чтобы решить эту проблему, заземление должно применяться с заземлением, разделенным на цифровое заземление и аналоговое заземление, которое способно удовлетворить требования производителей и максимально уменьшить проблемы с электромагнитными помехами.

Анализ помехоустойчивости высокочастотного сигнала

В процессе проектирования печатных плат с высокочастотными сигналами любой металл или свинец можно рассматривать как компонент, состоящий из резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Печатный вывод длиной 25 мм на печатной плате способен генерировать индуктивность от 15 нГн до 20 нГн. Следовательно, следует применять стратегию многоточечного заземления, чтобы каждая система цепи оценивалась как соседняя линия заземления с наименьшим импедансом. Кроме того, импеданс земли и индуктивность между линиями заземления должны быть уменьшены настолько, насколько это возможно, а также должна быть уменьшена взаимная связь между цепями, вызванная распределенной емкостью. Самый простой способ многоточечного заземления заключается в сплошном медном покрытии. Точки заземления компонентов подключены к медному покрытию, а плоскость заземления, покрывающая большую часть печатной платы, обеспечивает опорную плоскость с чрезвычайно низким импедансом. Тогда можно избежать ненужной высокочастотной связи между каждым компонентом и схемой устройства.

Цифровая земля и аналоговая земля должны обрабатываться независимо в высокочастотных печатных платах. Уровни заземления высокочастотных цифровых сигнальных линий обычно отличаются друг от друга и между ними часто возникает отклонение напряжения. Кроме того, наземные линии высокочастотных цифровых сигналов всегда содержат довольно богатую гармоническую составляющую высокочастотных сигналов. Когда линии заземления цифровых сигналов напрямую соединены с линиями заземления аналоговых сигналов, гармоническая волна высокочастотных сигналов будет мешать аналоговым сигналам на пути соединения линий заземления. Как правило, линии заземления высокочастотных цифровых сигналов должны быть отделены от линий заземления аналоговых сигналов либо методом одноточечного соединения в подходящем месте, либо методом высокочастотного дросселирующего магнитного соединения.

Анализ помехоустойчивости высокочастотного сигнала

При проектировании печатных плат расположение компонентов и толщина выводов в значительной степени связаны с помехами, что требует профессиональных технологий и полной способности распознавания от проектировщиков. Противоинтерференционная конструкция печатной платы связана с производительностью электронных продуктов. Список правил, представленных в этой статье, представляет собой обобщение практического опыта дизайнеров, который, безусловно, полезен для проектировщиков печатных плат.

Полезные ресурсы:
• Как устранить помехи при проектировании печатных плат
• Методы повышения помехоустойчивости при проектировании печатных плат
• Обсуждение питания и заземления в электромагнитной совместимости печатных плат
• Полнофункциональная услуга по изготовлению печатных плат от PCBCart — множество дополнительных опций
• Усовершенствованная услуга по сборке печатных плат от PCBCart — от 1 шт.