Методы повышения помехоустойчивости при проектировании печатных плат

Быстрое развитие электронных технологий способствует высокой плотности электронных компонентов, что подсказывает возможность защиты от помех для разработчиков печатных плат. В процессе проектирования печатных плат проектировщики должны соблюдать общие принципы проектирования печатных плат и требования защиты от помех. Способность защиты от помех при проектировании печатных плат имеет прямое отношение к надежности и стабильности электронных продуктов, и даже рассматривается как ключевой момент проектирования. Когда требование защиты от помех будет полностью учтено в процедуре проектирования, время также будет сэкономлено, поскольку впоследствии не требуется принимать меры по защите от помех.

Источник помех в печатной плате

Источником возникновения помех в печатной плате являются следующие элементы:
a. Источником помех называют компоненты, устройства или сигналы, создающие помехи, такие как реле, выпрямители с кремниевым управлением, электрические машины и высокочастотные часы.
b. Чувствительные компоненты относятся к объектам, которые легко восприимчивы, таким как аналого-цифровые (D/A) преобразователи, микрокомпьютер с одним чипом (SCM), цифровая ИС и т. д.
c. Путь передачи относится к пути или среде, по которой помехи распространяются от источника к чувствительным компонентам. По пути передачи помех помехи можно разделить на две категории:помехи проводимости и помехи излучения. Первый относится к помехам, передаваемым через провод к чувствительным компонентам. В отличие от полосы частот полезных сигналов, передачу высокочастотного интерференционного шума можно уменьшить, добавив фильтры на провода, а иногда также может работать добавление изолированной оптопары. Радиационные помехи относятся к помехам, передаваемым чувствительным компонентам через пространство. Общее решение состоит в том, чтобы увеличить расстояние между источником помех и чувствительными компонентами или изолировать их с помощью заземляющих проводов.

Принципы защиты от помех при проектировании печатных плат

Общие принципы защиты от помех должны включать подавление источника помех, сокращение пути передачи помех и повышение помехоустойчивости чувствительных компонентов. Конкретные показатели каждого принципа будут отображаться в следующем содержании:

• Для подавления источника помех

а. Для реле можно принять две меры для подавления источника помех. Источник помех относится к компонентам, устройствам или сигналам, создающим помехи, таким как реле, выпрямители с кремниевым управлением, электрические машины и высокочастотные часы.
1). Обратный диод может быть добавлен в катушку реле, чтобы исключить создаваемую интерференцию обратной ЭДС при выключенной катушке.
2). Схема подавления искры может быть подключена к контактам реле параллельно, чтобы уменьшить помехи от искры.

б. Для электрических машин к ним может быть добавлена ​​схема фильтра. Обратите внимание, что выводы конденсатора и катушки индуктивности должны быть как можно короче.

в. Для выпрямителей с кремниевым управлением RC-цепь помех может быть подключена к контактам выпрямителя с кремниевым управлением, чтобы уменьшить шум, создаваемый выпрямителем с кремниевым управлением.

д. Конденсатор высокой частоты в диапазоне от 0,01 мкФ до 0,1 мкФ должен быть подключен к каждой ИС на плате, чтобы уменьшить помехи, создаваемые ИС для питания. Обратите внимание, что с точки зрения прокладки высокочастотного конденсатора провода должны быть близко к силовым, короткими и толстыми. В противном случае эквивалентное последовательное сопротивление будет увеличено из-за влияния фильтра.

• Чтобы сократить путь передачи помех

В частности, обычные меры по сокращению пути передачи помех включают:
a. Следует полностью учитывать влияние власти на SCM. Многие SCM очень чувствительны к шуму питания, поэтому к питанию SCM следует добавить схему фильтра или регулятор напряжения, чтобы уменьшить помехи от шума питания на SCM.
b. Если порты ввода-вывода в SCM используются для управления компонентами шума, необходимо добавить изоляцию (волну фильтра П-образной формы) между портами ввода-вывода и источником шума.
c. Следует обратить внимание на маршрутизацию кварцевого генератора. Кварцевый генератор должен быть рядом с контактами SCM с заземляющим проводом, изолирующим зону часов. Корпус кварцевого генератора соединен с землей и стабилизирован.
d. Плата должна иметь разумное разделение на основе сильных или слабых сигналов, цифровых или аналоговых сигналов. Источник помех, такой как электрическая машина или реле, должен быть изолирован от чувствительных компонентов, таких как SCM.
e. Провода заземления должны использоваться для изоляции цифровой зоны от аналоговой зоны, цифрового заземления от аналогового заземления, которые будут подключены к заземлению питания на одном конце. Этот принцип также подходит для маршрутизации микросхем аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования.
f. Заземляющие провода СКМ и мощных компонентов должны подключаться к земле независимо друг от друга, чтобы уменьшить взаимные помехи. Кроме того, компоненты высокой мощности следует размещать на краю платы.
g. Компоненты защиты от помех, такие как ферритовая шайба, ферритовая трубка, фильтр питания и защитный корпус, используются в некоторых ключевых местах на плате, таких как порты ввода-вывода SCM, провод питания и соединительные линии печатной платы, чтобы значительно увеличить помехозащищенность платы. цепь.

• Увеличить помехоустойчивость чувствительных компонентов

Это относится к мерам по уменьшению приема помех от чувствительных компонентов и быстрому восстановлению после ненормальных условий. Обычные меры по повышению помехоустойчивости чувствительных компонентов включают:
a. Площадь петли должна быть увеличена при прокладке, чтобы уменьшить наведенный шум.
b. При прокладке и линия электропередач, и заземляющий провод должны быть максимально толстыми, что позволит снизить падение давления и уменьшить шум.
c. Неиспользуемые порты ввода-вывода на SCM должны быть подключены к земле или питанию, как и другие незанятые порты IC без изменения системной логики.
d. На SCM следует использовать монитор мощности и схему сторожевого устройства, чтобы можно было значительно увеличить помехозащищенность всей схемы.
e. Компоненты ИС должны быть непосредственно приварены к плате вместо гнезд ИС.
f. Поскольку текущая скорость может удовлетворить требования, кварцевый генератор СКМ должен быть уменьшен, а цифровая схема должна быть подобрана низкоскоростная.

Нужна дополнительная информация о разработке и изготовлении печатных плат с защитой от помех? Наши инженеры всегда рядом.

Полезные ресурсы
• Анализ стратегий защиты от помех и заземления печатных плат
• Как устранить помехи при проектировании печатных плат
• Мгновенное получение расценок для вашего индивидуального проекта по производству печатных плат