Memastikan Sukses Pertama Kali dalam Desain PCB EMC

Sebagai platform untuk komponen yang aplikasinya dapat diimplementasikan dengan baik dalam produk elektronik, PCB (Printed Circuit Boards) memainkan peran kunci sebagai penghubung listrik antar komponen dan merupakan basis dalam perangkat atau peralatan elektronik. Oleh karena itu, kinerja dan kualitasnya secara langsung mengarah pada produk elektronik. Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi mikroelektronika, berbagai produk elektronik cenderung bekerja sama sehingga interferensi di antara mereka semakin meningkat. Selanjutnya, peningkatan kepadatan PCB mengarah pada fakta bahwa kualitas desain PCB memainkan peran penting dalam menentukan tingkat interferensi dan ketahanan interferensi. Akibatnya, selain pemilihan komponen dan desain sirkuit, tata letak dan perutean komponen yang sangat baik juga berkontribusi pada desain PCB EMC (ElectroMagnetic Compatibility) jika sirkuit diperlukan untuk menangkap kinerja yang optimal.

EMC mengacu pada kemampuan perangkat atau sistem yang mampu bekerja secara normal di lingkungan elektromagnetik sambil menolak untuk menghasilkan interferensi elektromagnetik yang tidak dapat diterima ke perangkat atau sistem sekitar. Interferensi elektromagnetik terbentuk karena berbagai alasan terutama diringkas menjadi frekuensi kerja yang sangat tinggi atau tata letak atau perutean yang tidak dapat diterima. Di bawah latar belakang frekuensi radio tinggi (RF) yang tidak dapat dihindari, perancang harus fokus pada tata letak komponen, perutean, daya, dan desain pentanahan saat menerapkan desain PCB untuk perhatian EMC. Selain itu, untuk PCB dengan jumlah lapisan yang berbeda, elemen desain yang berbeda harus dipertimbangkan untuk mencapai kinerja yang optimal.

Sumber Interferensi

• Arus mode-diferensial dan Arus mode-umum

sebuah. Transmisi mode diferensial dan transmisi mode umum

Sirkuit apa pun berisi arus mode umum (CM) dan mode diferensial (DM). Keduanya menentukan tingkat transmisi RF. Faktanya, kepunahan besar terjadi di antara mereka. Ketika beberapa lead atau trace dan sumber referensi kembali diberikan, salah satu jenis arus akan tersedia. Secara umum, sinyal DM membawa data atau informasi yang berguna. Mode umum, bagaimanapun, menyebabkan sebagian besar masalah pada EMC sebagai efek negatif dari arus DM. Transmisi DM biasanya didefinisikan sebagai transmisi dari saluran ke saluran sedangkan transmisi CM biasanya didefinisikan sebagai transmisi dari saluran ke tanah. Intensitas medan maksimum yang dihasilkan oleh loop tertutup dapat ditentukan dengan rumus . E mengacu pada intensitas medan maks (μV/m); r mengacu pada jarak antara loop tertutup dan antena pengukur (m); f mengacu pada frekuensi (MHz); saya_s mengacu pada arus (mA); A mengacu pada luas lingkaran (cm²).

Berdasarkan rumus di atas, terlihat jelas bahwa intensitas medan berbanding lurus dengan luas lingkaran. Untuk mengurangi tingkat transmisi DM (TL), area loop harus dikecilkan selain dari pengurangan arus sumber.

Radiasi CM hasil dari drop tegangan menyebabkan tegangan pentanahan parsial lebih tinggi dari pada tanah referensi. Kabel yang terhubung dengan sistem pentanahan yang berpengaruh dianggap sebagai antena yang merupakan komponen radiasi CM. Komponen medan jauh dapat digambarkan dengan rumus , K mengacu pada koefisien transmisi; Saya mengacu pada arus CM (A); l mengacu pada panjang kabel (m); f mengacu pada frekuensi transmisi (MHz); r mengacu pada jarak (m).

Rumus ini dengan jelas menunjukkan bahwa intensitas medan berbanding lurus dengan panjang kabel. Pengurangan transmisi CM bergantung pada penurunan arus CM dan penurunan panjang kabel.

b. Konversi antara CM dan DM

DM dan CM dapat saling dikonversi ketika dua jalur sinyal dengan impedansi berbeda tersedia. Impedansi terutama ditentukan oleh lead atau kapasitor dan induktor berbentuk sisir yang berkorelasi dengan penelusuran fisik. Untuk melacak sebagian besar PCB, kapasitansi parasit dan induktansi harus dikontrol dengan baik seminimal mungkin sehingga CM dan DM dapat dihindari. Oleh karena itu, rangkaian yang peka terhadap lingkungan harus mencapai keseimbangan melalui metode tertentu sehingga kapasitansi lead atau comb-shaped masing-masing konduktor setara dengan kapasitansi parasit.

c. Metode umum untuk menghentikan gangguan CM dan DM

Pedoman dasar untuk menghentikan arus CM dan DM dan interferensi RF terletak pada offset kapasitas arus atau minimalisasi kapasitas arus. Saat arus mengalir dalam jejak, garis gaya magnet dihasilkan, yang mengarah ke terjadinya medan listrik. Kedua medan tersebut mampu memancarkan energi RF. Jika garis gaya magnet diimbangi atau dikurangi seminimal mungkin, energi RF tidak akan ada lagi, yang pada akhirnya akan menghentikan interferensi. Tindakan atau aturan khusus yang dapat dipatuhi akan dibahas di bagian akhir artikel ini.

• Crosstalk

Sebagai elemen penting dari desain PCB, crosstalk harus dipertimbangkan dengan hati-hati di setiap tautan dari keseluruhan proses. Crosstalk mengacu pada sambungan elektromagnetik yang tidak diinginkan antara jejak, kabel, tandan kabel, komponen, atau komponen elektronik lainnya yang cenderung dipengaruhi oleh interferensi elektromagnetik.

Sebagai pendekatan transmisi EMI (ElectroMagnetic Interference) terkemuka, crosstalk cenderung menyebabkan interferensi antar jejak. Crosstalk dapat diklasifikasikan menjadi kopling kapasitansi dan kopling induktansi. Yang pertama biasanya berasal dari fakta bahwa jejak terletak di atas jejak atau bidang referensi lainnya. Yang terakhir biasanya berasal dari jejak yang secara fisik mendekati satu sama lain. Ketika berbicara tentang jejak paralel, crosstalk memiliki dua mode:maju dan mundur. Untuk PCB, crosstalk mundur lebih layak dipertimbangkan daripada crosstalk maju. Di sirkuit, semakin besar impedansi antara daya dan jejak yang terganggu, tingkat crosstalk yang lebih tinggi akan terjadi. Crosstalk induktansi dapat dikontrol dengan menambahkan jarak edge-to-edge antara trace dan jalur transmisi atau lead atau meminimalkan jarak antara trace dan bidang referensi.

• Analisis Spektrum Sinyal Digital

sebuah. Sinyal digital

Atribut sinyal digital adalah gelombang persegi dan sinyal gelombang persegi disusun oleh gelombang fundamental dan banyak sinus harmonik. Transformasi Fourier dapat diterapkan untuk menangkap bentuk gelombang rentang frekuensi sinyal digital. Oleh karena itu, semakin pendek periode pengulangan pulsa, semakin tinggi frekuensi pengulangannya dan begitu juga frekuensi harmoniknya. Secara teoritis, waktu naik gelombang persegi adalah nol sehingga konten harmonik tidak terbatas. Namun, ini adalah bentuk gelombang trapesium dengan tepi naik dan tepi turun.

b. Domain waktu pulsa dan konversi domain frekuensi (Transformasi Fourier)

Transformasi Fourier menyebabkan pulsa persegi panjang terurai menjadi gelombang kosinus atau sinus, sesuai dengan rumus:. Dalam persamaan ini, AD_n mengacu pada amplitudo setiap bentuk gelombang kosinus; n mengacu pada jumlah gelombang harmonik; w mengacu pada frekuensi sudut.

• Pemisahan dan Pembumian

sebuah. Desain decoupling

Disusun oleh induktor dan kapasitor, filter low-pass mampu menyaring sinyal interferensi frekuensi tinggi. Induktansi parasit pada saluran akan memperlambat catu daya sehingga arus keluaran perangkat penggerak akan turun. Penempatan yang tepat dari kapasitor decoupling dan penerapan fungsi penyimpanan energi dari induktor dan kapasitor memungkinkan untuk memasok arus ke perangkat pada saat on dan off. Dalam loop DC, perubahan beban akan menimbulkan kebisingan daya. Konfigurasi kapasitor decoupling dapat menghentikan kebisingan yang dihasilkan karena perubahan beban.

b. Desain pembumian

Untuk perangkat elektronik, pembumian adalah metode penting untuk mengontrol interferensi. Jika pembumian digabungkan dengan benar dengan tindakan pelindung, sebagian besar masalah interferensi akan teratasi.

• Tata letak dan perutean komponen

Tata letak sirkuit secara langsung menentukan tingkat interferensi elektromagnetik dan intensitas resistansi interferensi. Tata letak yang tepat tidak hanya meningkatkan efisiensi sirkuit, tetapi juga meningkatkan EMC seluruh sistem. Semakin tinggi frekuensi kerja rangkaian unit, semakin tinggi kecepatannya dan semakin beragam spektrum sinyalnya. Akibatnya, semakin tinggi proporsi komponen frekuensi tinggi, semakin kuat interferensinya. Dari perspektif frekuensi, pertama datang rangkaian frekuensi tinggi, kemudian rangkaian frekuensi menengah dan akhirnya rangkaian frekuensi rendah. Dari perspektif kecepatan logika, bagaimanapun, pertama datang sirkuit kecepatan tinggi, kemudian sirkuit kecepatan menengah dan akhirnya sirkuit kecepatan rendah. Sesuai dengan teori tersebut, tata letak sirkuit harus diterapkan sesuai dengan desain berikut.

Selain klasifikasi menurut frekuensi atau kecepatan, fungsi dan jenis juga dapat digunakan sebagai standar klasifikasi. Langkah-langkah terperinci yang akan diambil akan segera dibahas di bagian lain artikel ini. Teruslah membaca dan Anda akan mendapatkannya secara mendetail.

Aturan Desain PCB untuk EMC

Karena sumber interferensi yang meminta kerusakan pada kinerja EMC dari sirkuit telah digali, aturan desain yang sesuai untuk masalah EMC harus diselesaikan dengan melayani sumber tersebut. Berikut adalah aturan desain PCB untuk mencapai kesuksesan EMC.

• Tata Letak Permukaan

sebuah. Ukuran PCB harus diperhatikan. Ketika datang ke papan dengan ukuran luar biasa besar, tracing harus berjalan jauh dengan impedansi meningkat, resistensi kebisingan berkurang dan biaya produksi meningkat. Ketika datang ke papan dengan ukuran yang sangat kecil, masalah akan disebabkan disipasi termal dan crosstalk cenderung terjadi antara jejak yang berdekatan. Ukuran PCB yang disarankan adalah bentuk persegi panjang dengan rasio antara panjang dan lebar menjadi 3:2 atau 4:3. Selanjutnya, ketika ukuran papan melebihi 200mm*150mm, intensitas mekanis yang ditarik oleh papan harus dipertimbangkan. Oleh karena itu, sangat penting bagi Anda untuk mengetahui batasan ukuran papan PCB yang dibuat oleh pabrikan Anda. Misalnya, PCBCart dapat mencetak papan sirkuit dalam min 6*6mm dan maks 600*700mm. Periksa kemampuan manufaktur PCB kustomnya untuk detail selengkapnya.

b. Partisi harus dipertimbangkan dengan hati-hati untuk desain tata letak komponen. Sirkuit digital, sirkuit analog dan sumber kebisingan harus ditempatkan secara independen di papan dan sirkuit frekuensi tinggi harus diisolasi dari sirkuit frekuensi rendah. Selain itu, perhatian harus diberikan pada distribusi komponen dengan sinyal kuat dan lemah serta masalah arah transmisi sinyal.

c. Tata letak harus berpusat pada komponen inti di setiap sirkuit fungsi untuk memastikan komponen diposisikan dengan rapi dan kompak di sepanjang arah yang sama. Untuk menghentikan pembentukan sambungan antar sinyal, komponen yang mudah terpengaruh oleh interferensi sebaiknya tidak ditempatkan secara berdekatan.

d. Komponen sinyal sensitif harus jauh dari daya dan perangkat berdaya tinggi dan jalur sinyal sensitif tidak boleh melewati perangkat berdaya tinggi. Komponen yang peka terhadap panas harus ditempatkan jauh dari perangkat termal sedangkan komponen yang peka terhadap suhu harus ditempatkan di area dengan suhu paling rendah.

e. Jarak antar komponen harus diperbesar dengan beda potensial tinggi untuk menghindari kemungkinan terjadinya korsleting. Selain itu, komponen berdaya tinggi harus ditempatkan di tempat yang tidak dapat diakses dengan sentuhan tangan dalam pengujian dan melalui perlindungan isolasi.

f. Lubang tembus akan menghasilkan kapasitansi terdistribusi sebesar 0,5pF, sehingga pengurangan lubang tembus bermanfaat untuk peningkatan kecepatan operasi.

• Tata Letak Komponen

sebuah. Dibandingkan dengan komponen diskrit, komponen IC harus menerima pemilihan prioritas karena keunggulan kemasan yang sangat baik, sambungan solder yang lebih sedikit, dan tingkat kegagalan yang rendah. Selain itu, perangkat dengan kemiringan sinyal yang relatif lambat harus dipilih sehingga bagian frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh sinyal dapat dikurangi. Penerapan perangkat pemasangan permukaan dapat mengurangi panjang penelusuran dengan pengurangan impedansi dan peningkatan EMC.

b. Komponen harus diposisikan berdasarkan klasifikasi yang sama. Komponen yang tidak kompatibel harus ditempatkan secara terpisah untuk memastikan bahwa komponen tidak akan saling mengganggu di ruang angkasa.

c. Komponen dengan berat lebih dari 15g tidak boleh melalui penyolderan sampai diperbaiki dengan penyangga. Komponen yang besar dan berat serta menghasilkan banyak panas tidak boleh dipasang di atas kapal; sebagai gantinya, mereka harus dipasang di papan bawah kotak jadi. Selain itu, disipasi termal harus dijamin dan komponen yang peka terhadap panas harus jauh dari komponen yang menghasilkan panas.

d. Ketika datang ke komponen yang dapat disesuaikan seperti potensiometer, kumparan induktansi yang dapat disesuaikan, kapasitor variabel dan sakelar mikro, persyaratan struktural dari keseluruhan sistem harus dipertimbangkan. Komponen-komponen tersebut harus ditempatkan pada papan sirkuit jika diperlukan penyetelan bagian dalam sedangkan komponen tersebut harus berada di tempat yang kompatibel dengan papan mesin jika diperlukan penyetelan luar.

• Desain perutean

Aturan perutean umum sesuai dengan urutan berikut:

Terlepas dari aturan perutean umum itu, beberapa detail tidak boleh diabaikan:

sebuah. Untuk meminimalkan gangguan radiasi, PCB multi-lapisan harus diambil dengan lapisan dalam yang didefinisikan sebagai bidang daya dan bidang tanah sehingga impedansi rangkaian daya dapat dikurangi dan kebisingan impedansi publik dapat dihentikan bahkan dengan bidang pentanahan yang akan dihasilkan untuk jalur sinyal. Ini memainkan peran kunci dalam menghentikan radiasi dengan meningkatkan kapasitansi terdistribusi antara garis sinyal dan bidang pentanahan. Catatan desain lainnya untuk PCB multi-lapisan digambarkan di bagian Lapisan PCB dan Desain EMC di bawah ini.

b. Impedansi rendah harus dipertahankan pada sinyal frekuensi tinggi oleh saluran listrik, saluran pembumian dan jejak di papan sirkuit. Ketika frekuensi dijaga sedemikian tinggi, saluran listrik, saluran pembumian, dan jejak papan sirkuit semuanya menjadi antena kecil yang bertanggung jawab untuk menerima dan mentransmisikan interferensi. Untuk mengatasi gangguan tersebut, dibandingkan dengan menambahkan kapasitor penyaringan, lebih penting untuk mengurangi impedansi frekuensi tinggi yang dimiliki oleh saluran listrik, saluran pembumian, dan jejak papan sirkuit. Oleh karena itu, jejak pada papan sirkuit harus pendek dan tebal serta tersusun secara merata.

c. Saluran listrik, saluran pembumian, dan jejak yang dicetak harus diatur dengan tepat sehingga dapat pendek dan lurus untuk meminimalkan area loop yang dibentuk oleh saluran sinyal dan saluran balik.
d. Generator jam harus sedekat mungkin dengan perangkat jam.
e. Shell osilator kristal kuarsa harus dihubungkan dengan ground.
f. Domain jam harus dikelilingi oleh garis pembumian dan garis jam harus sesingkat mungkin.
g. Garis putus-putus dengan sudut 45° bukannya 90° harus diterapkan pada papan sirkuit untuk mengurangi transmisi dan sambungan sinyal frekuensi tinggi.
h. Koneksi titik tunggal dengan daya dan koneksi titik tunggal dengan ground harus diterapkan pada PCB lapisan tunggal dan PCB lapisan ganda. Baik saluran listrik maupun saluran arde harus setebal mungkin.
i. Sirkuit penggerak I/O harus dekat dengan konektor di tepi papan sirkuit.
j. Garis kunci harus dibuat tebal dan tanah pelindung harus ditambahkan di kedua sisi. Jalur berkecepatan tinggi harus pendek dan lurus.
k. Pin komponen harus sesingkat mungkin, yang berfungsi terutama untuk decoupling kapasitor memanfaatkan pemasangan kapasitor tanpa pin.
l. Dalam hal komponen A/D, garis arde di bagian digital dan bagian analog tidak boleh dilintasi.
m. Sinyal pemilihan clock, bus, dan chip harus jauh dari jalur dan konektor I/O.
n. Jalur input tegangan analog, terminal tegangan referensi harus jauh dari jalur sinyal sirkuit digital, terutama jam.
o. Interferensi lebih kecil ketika garis jam vertikal ke garis I/O daripada sejajar dengan garis I/O. Selain itu, pin komponen jam harus jauh dari kabel I/O.
p. Pelacakan tidak boleh diatur di bawah kristal kuarsa atau perangkat yang sensitif terhadap kebisingan.
q. Loop arus tidak boleh dihasilkan di sekitar sirkuit sinyal lemah atau sirkuit frekuensi rendah.
r. Sinyal apa pun seharusnya tidak membuat loop dihasilkan. Jika sebuah loop harus diatur, itu harus sekecil mungkin.

• Melacak perutean

sebuah. Tata letak paralel harus dilakukan pada sinyal arus dengan keluaran yang sama tetapi berlawanan arah untuk menghilangkan interferensi magnetik.
b. Diskontinuitas lead yang dicetak harus dikurangi semaksimal mungkin. misalnya lebar lead tidak boleh berubah secara tiba-tiba dengan sudut lead lebih dari 90°.
c. EMI cenderung dihasilkan oleh sebagian besar jalur sinyal clock dan jalur sinyal clock harus dekat dengan grounding loop dalam proses perutean.
d. Sopir bus harus berada di sebelah bus yang akan dikemudikan. Untuk kabel yang jauh dari PCB, driver harus ditempatkan di sebelah konektor.
e. Karena jalur sinyal dari sadapan jam, pengemudi baris atau pengemudi bus biasanya membawa arus transien yang besar, sadapan yang dicetak harus sesingkat mungkin. Untuk komponen terpisah, lebar timah yang dicetak dapat mencapai sekitar 1,5 mm. Namun, untuk IC, lebar lead yang dicetak harus antara 0,2 mm hingga 1,0 mm.
f. Foil tembaga area besar harus dihindari digunakan di sekitar perangkat termal atau timah dengan arus besar yang mengalir melaluinya, jika tidak, masalah seperti inflasi atau jatuhnya foil tembaga mungkin akan terjadi jika produk tetap berada di lingkungan termal untuk waktu yang lama. Jika foil tembaga area luas harus digunakan, lebih baik memanfaatkan grid, yang bermanfaat untuk menghilangkan gas keluar yang dihasilkan karena adhesi termal antara foil tembaga dan substrat.
g. Melalui aperture di tengah pad harus lebih besar dari pin komponen. Solder kering cenderung dihasilkan jika bantalan terlalu besar.

• Desain daya

Desain daya yang tidak tepat menyebabkan timbulnya kebisingan yang besar, yang pada akhirnya mengurangi kinerja produk. Dua faktor utama menyebabkan daya tidak stabil:
#1:Dalam keadaan peralihan kecepatan tinggi, arus pertukaran transien terlalu besar;
#2:Induktansi ada pada arus balik.

Akibatnya, integritas daya harus sepenuhnya dipertimbangkan dalam desain PCB, selain itu aturan berikut juga harus dipatuhi.

sebuah. Desain penyaringan pemisahan daya

Menjembatani kapasitor decoupling dengan kapasitansi dari 0,01μF hingga 0,1μF di dua terminal daya chip IC dapat secara dramatis mengurangi kebisingan dan arus lonjakan di seluruh papan. Dengan terpenuhinya kompensasi arus, semakin rendah kapasitansi decoupling, semakin baik. Pemasangan kapasitor harus digunakan secara optimal karena induktansi timahnya yang rendah.

Metode yang paling efektif untuk menyaring daya terletak pada pengaturan filter pada kabel catu daya AC. Untuk menghentikan lead agar tidak saling berpasangan atau loop terjadi, jalur input dan output filter harus diarahkan dari kedua sisi papan sirkuit dan lead harus sesingkat mungkin.

b. Desain perlindungan daya

Desain perlindungan daya mencakup perlindungan arus berlebih, alarm kekurangan tegangan, start lunak, dan perlindungan tegangan berlebih. Perlindungan arus berlebih dapat dicapai di bagian daya PCB melalui penerapan sekering. Untuk mencegah sekering mempengaruhi modul lain dalam proses peleburan, tegangan input harus dirancang juga untuk mempertahankan kapasitansi. Untuk menghentikan tegangan berlebih dari kerusakan komponen secara tidak sengaja, potensi yang sama harus dibuat melalui perangkat proteksi seperti tabung pelepasan dan varistor antara jalur distribusi dan potensi arde untuk mencapai perlindungan tegangan berlebih.

• Desain tanah

Untuk perangkat dengan potensi ekivalen dengan titik dasar potensial listrik, kabel arde memiliki potensi yang tidak konstan. Perbedaan yang relatif besar dapat diamati ketika menggunakan meteran untuk mengukur potensial antara titik-titik pada kabel arde, yang pada akhirnya akan menyebabkan kesalahan saat rangkaian bekerja.

Alasan utama EMI pada kabel ground terletak pada impedansi pada kabel ground. Ketika arus mengalir melalui kabel ground, tegangan akan dihasilkan, yang sebenarnya adalah ground noise. Di bawah penggerak tegangan tersebut, arus loop pada kabel ground akan terjadi, yang kemudian menghasilkan gangguan loop ground. Jika dua sirkuit biasanya menggunakan kabel arde yang sama, kopling impedansi publik akan terjadi.

Solusi untuk gangguan loop arde meliputi pemotongan loop arde, penambahan impedansi loop arde, dan penerapan rangkaian seimbang. Metode untuk mengalahkan kopling impedansi publik terletak pada pengurangan impedansi pada kabel arde publik atau arde satu titik paralel. Aturan khusus dalam hal desain kabel arde adalah sebagai berikut.

sebuah. Pemisahan antara arde digital dan arde analog

Jika sirkuit analog dan sirkuit linier tersedia di papan sirkuit, mereka harus diisolasi satu sama lain. Sirkuit frekuensi rendah harus lebih bergantung pada pentanahan paralel titik tunggal. Ketika masalah terjadi dalam proses perutean praktis, pentanahan seri dapat diimplementasikan sebagian sebelum pentanahan paralel. Sirkuit frekuensi tinggi cenderung bergantung pada pembumian seri multi-titik dan kabel pembumian harus pendek dan tebal. Foil tembaga berbentuk kotak harus diterapkan secara besar-besaran di sekitar komponen frekuensi tinggi.

b. Kabel ground harus setebal mungkin

Kabel pembumian harus setebal mungkin sehingga arus dua kali lebih besar dari arus PCB yang diizinkan dapat mengalir untuk meningkatkan ketahanan terhadap kebisingan. Jika penuangan tembaga diterapkan untuk membuat kabel arde, tembaga mati harus dihindari. Selain itu, tembaga dengan fungsi serupa harus dihubungkan satu sama lain melalui kabel tebal sehingga kualitas kabel arde dapat dipastikan dengan pengurangan kebisingan.

c. Sirkuit loop tertutup yang dibentuk oleh kabel ground

Untuk papan sirkuit yang hanya berisi sirkuit digital, kemampuan resistensi kebisingan dapat ditingkatkan dengan merancang sirkuit pembumian menjadi loop melingkar.

Lapisan PCB dan Desain EMC

• Jumlah Lapisan PCB yang Sesuai

Dalam hal jumlah lapisan, PCB satu lapis, PCB dua lapis, dan PCB multilapis.

sebuah. PCB lapisan tunggal dan PCB lapisan ganda berlaku untuk perutean dengan kepadatan sedang/rendah atau sirkuit dengan integritas rendah. Berdasarkan pertimbangan biaya produksi, sebagian besar produk elektronik konsumen bergantung pada PCB satu lapis atau PCB dua lapis. Namun demikian, keduanya menghasilkan banyak EMI sebagai akibat dari cacat strukturnya dan juga sensitif terhadap gangguan eksternal.

b. PCB multi-layer cenderung lebih banyak diterapkan pada perutean dengan kepadatan tinggi dan sirkuit chip dengan integritas tinggi. Oleh karena itu, ketika frekuensi sinyal tinggi dengan komponen elektronik terdistribusi dalam kepadatan tinggi, setidaknya PCB 4 lapis harus dipilih. Dalam desain PCB multi-layer, bidang daya dan bidang tanah harus diatur secara khusus dengan jarak antara garis sinyal dan garis tanah dikurangi. Akibatnya, area loop dari semua sinyal dapat dikurangi secara luar biasa. Dari perspektif EMC, PCB multi-layer mampu mengurangi radiasi secara efektif dan meningkatkan kemampuan anti-interferensi.

• Desain PCB Satu Lapis

PCB single-layer biasanya bekerja pada frekuensi rendah beberapa ratus KHz karena banyak kondisi desain frekuensi tinggi dibatasi karena batas frekuensi rendah seperti kurangnya pengembalian sirkuit RF dan kondisi kontrol yang diperlukan oleh penutupan lengkap, efek garis kulit yang jelas atau masalah antena magnet dan loop yang tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, PCB satu lapis cenderung sensitif terhadap interferensi RF seperti listrik statis, pulsa cepat, radiasi, atau RF terkonduksi. Dalam desain PCB satu lapis, integritas sinyal dan pencocokan terminal tidak dipertimbangkan. Pertama adalah desain kabel daya dan arde, lalu desain sinyal berisiko tinggi yang harus ditempatkan di sebelah kabel arde. Semakin dekat, semakin baik. Akhirnya muncul desain garis lainnya. Langkah-langkah desain khusus meliputi:
a. Kabel daya dan arde harus dipastikan berada di sepanjang titik arde kotak daya di jaringan sinyal sirkuit utama.
b. Trace harus dirutekan sesuai dengan sub-fungsi dan persyaratan desain harus dipertimbangkan secara kritis pada komponen sensitif dan terminal dan konektor I/O yang sesuai.
c. Semua komponen dalam jaringan sinyal kritis harus ditempatkan berdekatan.
d. Saat PCB memanggil beberapa titik arde, pastikan titik-titik tersebut saling terhubung satu sama lain dan sertakan desain metode koneksi.
e. Untuk perutean jalur lain, jalur dengan kapasitas penahan RF yang lebih tinggi harus menggunakan metode desain mini pass dengan jalur balik RF yang jelas melalui jalan.

• Desain PCB Ganda/Lapisan

sebuah. Bidang daya utama harus diatur berdekatan dengan bidang tanah yang sesuai dengan kapasitansi kopling yang dihasilkan. Bekerja sama dengan kapasitor decoupling PCB, bidang daya utama bermanfaat untuk pengurangan impedansi pada bidang daya dengan efek penyaringan yang sangat baik yang diperoleh.

b. Sinyal kunci pada bidang yang berdekatan tidak boleh melintasi zona pemisahan untuk menghentikan pembesaran loop sinyal, untuk mengurangi radiasi yang intens, dan mengurangi sensitivitas interferensi.

c. Sinyal kunci seperti sinyal clock, sinyal frekuensi tinggi, dan sinyal kecepatan tinggi membutuhkan bidang tanah yang berdekatan. Misalnya, bidang sinyal yang berdekatan dengan bidang dasar dapat dianggap sebagai bidang optimal untuk perutean sinyal sehingga area loop sinyal dan radiasi pelindung dapat diperkecil.

d. Power plane harus lebih kecil dari ground plane biasanya karena sesuai dengan aturan 20H.

Desain EMC untuk PCB berasal dari kompleksitas teknik, pengetahuan dan pengalaman. Semua aturan desain yang tercantum dalam artikel ini bertujuan untuk memberikan pedoman dasar dan konseptual bagi para insinyur untuk memastikan keberhasilan pertama mereka dalam desain EMC. Faktanya, desain EMC yang sangat baik menuntut para insinyur untuk memasukkan sebanyak mungkin elemen ke dalam akun desain papan dan para insinyur harus tahu apa itu dan bagaimana bereaksi terhadapnya.

Sumber Bermanfaat:
• Pengenalan Alat Otomatis EMI dan EMC Terlengkap
• Tata Letak PCB Pengaruh Kinerja EMC Produk Elektronik
• Aturan Desain Partisi PCB untuk Peningkatan EMC
• Desain PCB untuk Sirkuit Frekuensi Radio dan Kompatibilitas Elektromagnetik
• Tiga Pertimbangan Desain Memastikan EMC PCB Laptop
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 buah