De basisregels voor EMC van pcb's met gemengd signaal zijn.
- Maak het stroompad dichter bij de bron en zo compact mogelijk zodat het lusgebied zo klein mogelijk is.
- Zorg voor slechts één referentiegrondvlak voor een systeem; anders is het gelijk aan het opzettelijk creëren van een dipoolantenne.
Stel je een pcb met een hoogfrequent omvormercircuit voor waarbij de ingangsspanning en stroom analoge signalen zijn. De schakelaars in de converter beginnen te schakelen met de toepassing van een digitaal kloksignaal. Het voedingscircuit in de converter is analoog en het regelcircuit is digitaal.
De converter PCB is een pcb met gemengd signaal omdat deze zowel analoge als digitale signalen verwerkt. In een pcb met gemengd signaal moeten de analoge en digitale signalen fysiek worden gescheiden in een proces dat bekend staat als "partitionering".
Het ontwerpen van een pcb met gemengd signaal is een uitdaging omdat analoge en digitale componenten verschillende stromen, spanningen en vermogens hebben. Het volgen van enkele basisontwerpregels zal echter helpen de partitionering en lay-out van pcb's met gemengd signaal te vereenvoudigen.
Ontwerpers moeten pcb's met gemengd signaal partitioneren en lay-outs zorgvuldig ontwerpen
Het bereiken van elektromagnetische compatibiliteit (EMC) is een kwestie van grote zorg voor pcb-ontwerpers met gemengd signaal. Wanneer analoge en digitale signalen naast elkaar bestaan op een PCB zonder isolatie, worden ze waarschijnlijk met elkaar gemengd, waardoor overspraak en elektromagnetische interferentie ontstaat. Digitale logische aardstromen kunnen bijvoorbeeld analoge signalen op laag niveau op een PCB met gemengd signaal vervuilen. Dit kan leiden tot fouten in de feedbacklus, storingen in het besturingssysteem en harmonischen in de uitgangsgolfvorm. In deze gevallen wordt de elektromagnetische compatibiliteit van de pcb met gemengd signaal aangetast, wat resulteert in slechte productprestaties. Een goede partitionering en een goede lay-out helpen digitale en analoge signalen geïsoleerd te houden en te voorkomen dat ze elkaar verstoren, waardoor overspraak aanzienlijk wordt verminderd.
Bij het partitioneren en lay-outen van pcb's met gemengd signaal moeten twee regels worden gevolgd.
1. Houd het stroompad dichter bij de bron en zo compact mogelijk, zodat het lusgebied zo klein mogelijk is.
2. Zorg voor slechts één referentiegrondvlak voor een systeem; anders is het gelijk aan het opzettelijk creëren van een dipoolantenne.
Deze twee regels worden beschouwd als de basisprincipes van pcb-partitionering met gemengd signaal en lay-outontwerp. Laten we hier meer leren over deze twee gouden regels.
Regel 1. Houd het huidige pad gelokaliseerd en compact
Elk signaal dat op de printplaat stroomt, keert via het grondvlak terug naar de bron. De signaallijnen en retourlijnen vormen een stroomlus op de printplaat. Volgens de eerste regel die hierboven is vermeld, moeten de retourlijnen zo worden gelegd dat ze grenzen aan de signaalbron, waardoor een minimaal lusgebied ontstaat.
V: Waarom wordt deze opstelling aanbevolen en waarom vermindert dit elektromagnetische interferentie?
Alle retourstromen stromen het liefst door lage impedantieroutes. Wanneer de retourlijn zich direct onder de signaallijn bevindt, heeft de stroomlus de laagste impedantie. Wanneer de signaallijn en de retourlijn een grote lus vormen, wordt een hoge impedantiepad gevormd. Dit wordt veroorzaakt door de parasitaire capaciteit en inductie in de stroomlus.
Wanneer de signaal- en retourlijnen ver uit elkaar liggen, heeft de parasitaire capaciteit een hoge waarde, waardoor de impedantie van de lus toeneemt. Er is ook een relatie tussen de lusinductie en de afstand die de lading aflegt, waardoor de impedantie van het pad verder toeneemt. Wanneer de lus groot is, moet de lading die van de bron vertrekt een lange afstand afleggen om de grond te bereiken. Dit verhoogt de inductie van de stroomlus, wat op zijn beurt de impedantie verhoogt.
Wanneer hoogfrequente analoge signalen door grote stroomlussen met hoge impedantie stromen, zenden ze straling uit en veroorzaken ze interferentie. Evenzo zijn analoge signalen op laag niveau gevoeliger voor elektromagnetische interferentie bij het stromen door stroomlussen met hoge impedantie. Bovendien vormen de signaal- en retourlijnen een lusantenne die het EMI-probleem verergert. Daarom willen we de huidige lus kort, gelokaliseerd en compact maken.
Regel 2. Behoefte aan één referentiegrondvlak
Split ground plane is een manier om digitale en analoge aarding te isoleren. Bij deze methode worden de grondvlakken van elkaar gescheiden en is het niet mogelijk om bij de splitsing te bedraden. In dergelijke PCB's waar de grondvlakken van elkaar gescheiden zijn, zijn de twee grondvlakken alleen in de buurt van de voeding verbonden en vormen ze een grote stroomlus, wat niet gunstig is voor PCB-ontwerpen met niet-gevoelige elektromagnetische interferentie. Bovendien bevinden de analoge en digitale grondvlakken zich op verschillende potentiaalen en vormen de lange draden die op deze vlakken worden gelegd een ware dipoolantenne die elektromagnetische straling uitzendt.
Met al deze factoren in gedachten is het partitioneren van de pcb met gemengd signaal de ideale aanpak. Partitionering houdt het referentiegrondvlak gemeenschappelijk. Analoge signalen worden gerouteerd in het analoge gedeelte en digitale signalen worden gerouteerd in het digitale gedeelte, zodat de signalen op hun eigen plaats staan.
Voor EMI simulatie van complete systemen voor grote en complexe zeer grootschalige, automotive, mobiele en aerospace systemen kan Clarity™ 3D Transient Solver software worden gebruikt.
Clarity 3D Transient Solver verhoogt de simulatiesnelheid van elektromagnetische interferentie (EMI) ontwerpen tot 10 keer ten opzichte van traditionele 3D-veldoplossers en heeft bijna onbeperkte simulatiemogelijkheden. Gebaseerd op cadence's massaal parallelle matrix solver-technologie, stelt Clarity 3D Transient Solver tijdrovende en dure anechoïsche laboratoria in staat om prototype EMC-tests uit te voeren, waarbij grote ontwerpen worden gesimuleerd die eerder als onpraktisch of onoplosbaar werden beschouwd, ontwerpcycli worden verkort en de tijd wordt versneld.
Zhejiang NeoDen Technology Co, LTD, opgericht in 2010, is een professionele fabrikant gespecialiseerd inSMT pick and place machine, reflow oven,stencildrukmachine, SMT-productielijn en andere SMT-producten.
Eigenaar van het eigen bewerkingscentrum, bekwame assembler, tester en QC-ingenieurs, om de sterke capaciteiten voor neoden machines productie, kwaliteit en levering te garanderen.
3 verschillende R&D teams met in totaal 25+ professionele R&D engineers, om te zorgen voor betere en meer geavanceerde ontwikkelingen en nieuwe innovatie.
Bekwame en professionele Engelse support & service engineers, om de snelle reactie binnen 8 uur te garanderen, oplossing biedt binnen 24 uur.
De unieke van alle Chinese fabrikanten die CE hebben geregistreerd en goedgekeurd door TUV NORD.