Uitgebreide strategieën voor PCB-grounding en EMI-mitigatie

Tegenwoordig hebben allerlei elektronische producten alle hoeken van het leven van mensen binnengedrongen, wat leidt tot de snelle ontwikkeling van PCB's die de kern zijn van elektronische apparaten. Of elektronische apparaten normaal, veilig en stabiel kunnen werken, hangt in grote mate af van PCB-ontwerp. In het PCB-ontwerpproces is de belangrijkste koppeling het ontwerp op het gebied van grounding en anti-interferentie voor elektronische producten. Tot nu toe hebben ontwerpers voor specifieke PCB's hun eigen meningen over grounding en anti-interferentie en zowel methoden als technologieën met betrekking tot grounding en anti-interferentie ontwikkelen zich voortdurend, wat significante verzekering biedt voor constant stabiele veilige werking van elektronische apparaten. Dit artikel bespreekt de strategieën van anti-interferentie en grounding voor PCB's.

Grounding van digitale signalen en analoge signalen

In het PCB-ontwerpproces kunnen we digitale signaalgebieden of analoge signaalgebieden niet strikt onderscheiden. Een ander voorbeeld, in een schakeling, als een publiek gedeelte, is het moeilijk te bepalen welk gedeelte de voeding toebehoort. De veelvoorkomende anti-interferentiemethode is om digitale schakelingen van analoge schakelingen te onderscheiden en ze in verschillende gebieden te tekenen. Maar hoe het gedeelte te ontwerpen dat niet strikt kan worden onderscheiden, zoals het bovengenoemde voedingsgedeelte? De essentialiteit van het onderscheiden van analoge signalen van digitale signalen ligt in de eigenschap van de betrokken chip, dat wil zeggen, of de chip analoog of digitaal is. Het voedingsgedeelte levert voeding aan analoge schakelingen wanneer het tot analoog gedeelte behoort, terwijl het tot digitaal gedeelte behoort wanneer het voeding levert aan digitale chip. Wanneer beide gedeeltes echter dezelfde voeding tegelijkertijd toepassen, zal de brugmethode worden toegepast om voeding vanaf een ander deel af te nemen. Het bovengenoemde anti-interferentiesysteem is een relatief veelvoorkomende methode op dit moment. In de realiteit werkt deze methode alleen in sommige kleine systemen of PCB's. Niettemin, in grote schakelingssystemen worden veel potentiële problemen meestal veroorzaakt met de toepassing van deze methode, met name in gecompliceerde systemen waar deze problemen zo uitstekend zijn dat EMI-kwesties daardoor worden veroorzaakt in routing omleiding verdelingsafstand. Bijvoorbeeld, wanneer een typische A/D-converter wordt toegepast, zullen PCB-fabrieken voorstellen dat AGND en DGND op de A/D-converter worden verbonden met de ground met lage impedantie door de kortste leidraad. Daarom, met de bovengenoemde methode toegepast, worden twee grounds verbonden via de verbindingsbrug die equivalente breedte heeft met IC onder de A/D-converter.

Echter, voor systemen met veel A/D-converters, als elk volgens de bovengenoemde methode werd verwerkt, zouden multipuntverbindingen worden gegenereerd. Het zou geen betekenis hebben voor de isolatie tussen digitale ground en analoge ground. Om dit probleem op te lossen, moet aardground worden toegepast met aardground verdeeld in digitale ground en analoge ground, wat zowel in staat is om de vereiste van fabrikanten te voldoen als EMI-kwesties zoveel mogelijk te verminderen.

Analyse van hoogfrequente signaal anti-interferentie

In het ontwerpproces van PCB's met hoogfrequente signalen, kan elk metaal of leidraad worden beschouwd als een component bestaande uit weerstand, spoel en condensator. Een geprint leidraad met een lengte van 25 mm op een PCB is in staat om inductie van 15 nH tot 20 nH te genereren. Daarom moet multipunt-groundingstrategie worden toegepast om elk schakelingssysteem te laten beoordelen in aangrenzende groundinglijn met de laagste impedantie. Bovendien moeten ground-impedantie en inductie tussen groundlijnen zoveel mogelijk worden verlaagd en wederzijdse koppeling tussen schakelingen veroorzaakt door gedistribueerde capaciteit moet ook worden verminderd. De eenvoudigste methode van multipunt-grounding ligt in volledige koperbedekking. Groundingpunten van componenten worden verbonden met het bedekte koper en het groundvlak dat het grootste deel van de PCB bedekt, biedt een referentievlak met extreem lage impedantie. Dan kan onnodige hoogfrequente koppeling tussen elk component en eenheidsschakeling worden vermeden.

Digitale ground en analoge ground moeten in hoogfrequente PCB's onafhankelijk worden verwerkt. Ground-niveaus van hoogfrequente digitale signaallijnen zijn meestal verschillend van elkaar en spanningsafwijking treedt vaak tussen hen op. Bovendien hebben hoogfrequente digitale signaalgroundlijnen altijd vrij rijk harmonische component van hoogfrequente signalen. Wanneer digitale signaalgroundlijnen direct worden verbonden met analoge signaalgroundlijnen, zal harmonische golf van hoogfrequente signalen interfereren met analoge signalen via groundlijnkoppeling. Algemeen, moeten hoogfrequente digitale signaalgroundlijnen worden gescheiden van analoge signaalgroundlijnen, hetzij in de methode van enkelpunt-interconnectie op de geschikte positie, hetzij in de methode van hoogfrequente dempende magnetische kraal-interconnectie.

Analyse van hoogfrequente signaal anti-interferentie

In PCB-ontwerp zijn componentlay-out en dikte van leidraden in grote mate gerelateerd aan interferentie, wat professionele technologie en volledige herkenningcapaciteit van ontwerpers vereist. Anti-interferentie van PCB-ontwerp is gerelateerd aan toepassingsprestaties van elektronische producten. De lijst met regels die in dit artikel worden geïntroduceerd, is de samenvatting van praktische ontwerpervaring van ontwerpers, wat zeker nuttig is voor PCB-ontwerpers.

Nuttige bronnen:
• Hoe interferentie in PCB-ontwerp te verslaan
• Methodes om de anti-interferentiecapaciteit in PCB-ontwerp te versterken
• Discussie over voeding en ground in elektromagnetische compatibiliteit van PCB
• Volledige PCB-fabricagedienst van PCBCart - Meerdere waarde-toevoegende opties
• Geavanceerde PCB-assemblagedienst van PCBCart - Vanaf 1 stuk