വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രശ്‌നങ്ങൾ ഒഴിവാക്കാൻ PCB ഡിസൈനിനുള്ള 6 നുറുങ്ങുകൾ

PCB രൂപകൽപ്പനയിൽ, വൈദ്യുതകാന്തിക അനുയോജ്യതയും (EMC) അനുബന്ധ വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടലും (EMI) പരമ്പരാഗതമായി എഞ്ചിനീയർമാർക്ക് രണ്ട് പ്രധാന തലവേദനയാണ്, പ്രത്യേകിച്ചും ഇന്നത്തെ സർക്യൂട്ട് ബോർഡ് ഡിസൈനുകളിലും ഘടക പാക്കേജുകളിലും ചുരുങ്ങുന്നത് തുടരുന്നു, OEM-കൾക്ക് ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള സംവിധാനങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.ഈ ലേഖനത്തിൽ, പിസിബി ഡിസൈനിലെ വൈദ്യുതകാന്തിക പ്രശ്നങ്ങൾ എങ്ങനെ ഒഴിവാക്കാമെന്ന് ഞാൻ പങ്കിടും.

1. ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കും വിന്യാസവുമാണ് ഫോക്കസ്

വൈദ്യുതധാരയുടെ ശരിയായ ഒഴുക്ക് ഉറപ്പാക്കാൻ വിന്യാസം വളരെ പ്രധാനമാണ്.ഒരു ഓസിലേറ്ററിൽ നിന്നോ അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ മറ്റ് ഉപകരണത്തിൽ നിന്നോ ആണ് കറന്റ് വരുന്നതെങ്കിൽ, നിലവിലെ നിലത്തെ പാളിയിൽ നിന്ന് വേറിട്ട് നിർത്തുകയോ മറ്റൊരു വിന്യാസത്തിന് സമാന്തരമായി കറന്റ് പ്രവർത്തിക്കാതിരിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നത് വളരെ പ്രധാനമാണ്.സമാന്തരമായി രണ്ട് ഹൈ-സ്പീഡ് സിഗ്നലുകൾക്ക് EMC, EMI എന്നിവ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, പ്രത്യേകിച്ച് ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക്.റെസിസ്റ്റർ പാതകൾ കഴിയുന്നത്ര ചെറുതും റിട്ടേൺ കറന്റ് പാതകൾ കഴിയുന്നത്ര ചെറുതും നിലനിർത്തേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.മടക്ക പാതയുടെ ദൈർഘ്യം ട്രാൻസ്മിറ്റ് പാതയുടെ ദൈർഘ്യത്തിന് തുല്യമായിരിക്കണം.

EMI-യെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ഒരു പാതയെ "ലംഘന പാത" എന്നും മറ്റൊന്ന് "ഇരയുടെ പാത" എന്നും വിളിക്കുന്നു.വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം മൂലം ഇൻഡക്റ്റീവ്, കപ്പാസിറ്റീവ് കപ്ലിംഗ് "ഇര" പാതയെ ബാധിക്കുന്നു, അങ്ങനെ "ഇരയുടെ പാത" യിൽ മുന്നോട്ട്, വിപരീത വൈദ്യുതധാരകൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.ഈ രീതിയിൽ, സിഗ്നലിന്റെ പ്രക്ഷേപണവും സ്വീകരിക്കുന്ന ദൈർഘ്യവും ഏതാണ്ട് തുല്യമായ ഒരു സ്ഥിരതയുള്ള പരിതസ്ഥിതിയിൽ റിപ്പിൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു.

സുസ്ഥിരമായ വിന്യാസങ്ങളുള്ള ഒരു സമതുലിതമായ അന്തരീക്ഷത്തിൽ, പ്രചോദിതമായ വൈദ്യുതധാരകൾ പരസ്പരം റദ്ദാക്കണം, അങ്ങനെ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് ഇല്ലാതാക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, അങ്ങനെയൊന്നും സംഭവിക്കാത്ത ഒരു അപൂർണ ലോകത്താണ് നാം.അതിനാൽ, എല്ലാ അലൈൻമെന്റുകൾക്കും ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് പരമാവധി കുറയ്ക്കണം എന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം.സമാന്തര വരകൾക്കിടയിലുള്ള വീതി ലൈനുകളുടെ വീതിയുടെ ഇരട്ടിയാണെങ്കിൽ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിന്റെ പ്രഭാവം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.ഉദാഹരണത്തിന്, ലൈൻ വീതി 5 മില്ലി ആണെങ്കിൽ, രണ്ട് സമാന്തര ലൈനുകൾ തമ്മിലുള്ള ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദൂരം 10 മില്ലിലോ അതിൽ കൂടുതലോ ആയിരിക്കണം.

പുതിയ മെറ്റീരിയലുകളും ഘടകങ്ങളും ദൃശ്യമാകുന്നത് തുടരുന്നതിനാൽ, പിസിബി ഡിസൈനർമാർ ഇഎംസി, ഇടപെടൽ പ്രശ്നങ്ങൾ എന്നിവ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് തുടരണം.

2. കപ്പാസിറ്ററുകൾ വിഘടിപ്പിക്കുന്നു

ഡീകൂപ്പിംഗ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്കിന്റെ അഭികാമ്യമല്ലാത്ത ഫലങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നു.അവ ഉപകരണത്തിന്റെ പവർ, ഗ്രൗണ്ട് പിന്നുകൾക്കിടയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യണം, ഇത് കുറഞ്ഞ എസി ഇം‌പെഡൻസ് ഉറപ്പാക്കുകയും ശബ്ദവും ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.വിശാലമായ ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ കുറഞ്ഞ ഇം‌പെഡൻസ് നേടുന്നതിന്, ഒന്നിലധികം ഡീകൂപ്പിംഗ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കണം.

ഡീകൂപ്ലിംഗ് കപ്പാസിറ്ററുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന തത്വം, അലൈൻമെന്റുകളിലെ ഇൻഡക്റ്റീവ് ഇഫക്റ്റുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂല്യമുള്ള കപ്പാസിറ്റർ ഉപകരണത്തോട് കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത് സ്ഥാപിക്കുന്നു എന്നതാണ്.ഈ പ്രത്യേക കപ്പാസിറ്റർ ഉപകരണത്തിന്റെ പവർ സപ്ലൈ പിന്നുകളിലേക്കോ പവർ സപ്ലൈ റേസ്‌വേയിലേക്കോ കഴിയുന്നത്ര അടുത്ത് സ്ഥാപിക്കുകയും കപ്പാസിറ്ററിന്റെ പാഡുകൾ വിയാസിലേക്കോ ഗ്രൗണ്ട് ലെവലിലേക്കോ നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കുകയും വേണം.വിന്യാസം ദൈർഘ്യമേറിയതാണെങ്കിൽ, ഗ്രൗണ്ട് ഇം‌പെഡൻസ് കുറയ്ക്കാൻ ഒന്നിലധികം വിയാസുകൾ ഉപയോഗിക്കുക.

3. പിസിബി ഗ്രൗണ്ടിംഗ്

EMI കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന മാർഗ്ഗം PCB ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുക എന്നതാണ്.പിസിബി ബോർഡിന്റെ മൊത്തം വിസ്തൃതിക്കുള്ളിൽ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ഏരിയ കഴിയുന്നത്ര വലുതാക്കുക എന്നതാണ് ആദ്യപടി, അതുവഴി ഉദ്വമനം, ക്രോസ്‌സ്റ്റോക്ക്, ശബ്ദം എന്നിവ കുറയ്ക്കാനാകും.ഓരോ ഘടകങ്ങളും ഒരു ഗ്രൗണ്ട് പോയിന്റിലേക്കോ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയറിലേക്കോ ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ നൽകണം, അതില്ലാതെ വിശ്വസനീയമായ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയറിന്റെ ന്യൂട്രലൈസിംഗ് പ്രഭാവം പൂർണ്ണമായി ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല.

പ്രത്യേകിച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ പിസിബി രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് നിരവധി സ്ഥിരതയുള്ള വോൾട്ടേജുകളുണ്ട്.എബൌട്ട്, ഓരോ റഫറൻസ് വോൾട്ടേജിനും അതിന്റേതായ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയർ ഉണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, വളരെയധികം ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയറുകൾ പിസിബിയുടെ നിർമ്മാണ ചെലവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അത് വളരെ ചെലവേറിയതാക്കുകയും ചെയ്യും.മൂന്ന് മുതൽ അഞ്ച് വരെ വ്യത്യസ്ത സ്ഥലങ്ങളിൽ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയറുകൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് ഒരു ഒത്തുതീർപ്പ്, അവയിൽ ഓരോന്നിനും നിരവധി ഗ്രൗണ്ടിംഗ് വിഭാഗങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം.ഇത് ബോർഡിന്റെ നിർമ്മാണച്ചെലവ് നിയന്ത്രിക്കുക മാത്രമല്ല, EMI, EMC എന്നിവ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഇഎംസി കുറയ്ക്കണമെങ്കിൽ കുറഞ്ഞ ഇം‌പെഡൻസ് ഗ്രൗണ്ടിംഗ് സിസ്റ്റം പ്രധാനമാണ്.ഒരു മൾട്ടിലെയർ പിസിബിയിൽ, ഒരു കോപ്പർ ബാലൻസ് ബ്ലോക്ക് (കോപ്പർ മോഷ്ടാവ്) അല്ലെങ്കിൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയറിന് പകരം വിശ്വസനീയമായ ഗ്രൗണ്ടിംഗ് ലെയർ ഉള്ളതാണ് നല്ലത്, കാരണം ഇതിന് കുറഞ്ഞ ഇം‌പെഡൻസ് ഉണ്ട്, ഇത് ഒരു കറന്റ് പാത്ത് നൽകുന്നു, കൂടാതെ റിവേഴ്സ് സിഗ്നലുകളുടെ മികച്ച ഉറവിടവുമാണ്.

സിഗ്നൽ ഭൂമിയിലേക്ക് മടങ്ങാൻ എടുക്കുന്ന സമയവും വളരെ പ്രധാനമാണ്.ഉറവിടത്തിലേക്കും പുറത്തേക്കും സഞ്ചരിക്കാൻ സിഗ്നൽ എടുക്കുന്ന സമയം താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതായിരിക്കണം, അല്ലാത്തപക്ഷം ആന്റിന പോലുള്ള ഒരു പ്രതിഭാസം സംഭവിക്കും, ഇത് വികിരണം ചെയ്ത ഊർജ്ജം EMI-യുടെ ഭാഗമാകാൻ അനുവദിക്കുന്നു.അതുപോലെ, സിഗ്നൽ ഉറവിടത്തിലേക്കുള്ള കറന്റിന്റെ വിന്യാസം കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം, ഉറവിടവും മടക്ക പാതയും തുല്യ ദൈർഘ്യമല്ലെങ്കിൽ, ഗ്രൗണ്ട് ബൗൺസ് സംഭവിക്കും, ഇത് EMI-യും സൃഷ്ടിക്കും.

4. 90° കോണുകൾ ഒഴിവാക്കുക

EMI കുറയ്ക്കുന്നതിന്, 90° ആംഗിൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് വിന്യാസം, വിയാസ്, മറ്റ് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ ഒഴിവാക്കണം, കാരണം ഒരു വലത് കോണിൽ നിന്ന് വികിരണം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും.90 ° ആംഗിൾ ഒഴിവാക്കാൻ, വിന്യാസം കോണിലേക്ക് കുറഞ്ഞത് രണ്ട് 45 ° ആംഗിൾ വയറിംഗ് ആയിരിക്കണം.

5. ഓവർ-ഹോൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതുണ്ട്

മിക്കവാറും എല്ലാ പിസിബി ലേഔട്ടുകളിലും, വ്യത്യസ്‌ത ലെയറുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ചാലക കണക്ഷൻ നൽകാൻ വയാസ് ഉപയോഗിക്കണം.ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, വിന്യാസത്തിൽ വിയാസ് സൃഷ്ടിക്കുമ്പോൾ സ്വഭാവഗുണമുള്ള ഇം‌പെഡൻസ് മാറുന്നതിനാൽ അവ പ്രതിഫലനങ്ങളും ഉണ്ടാക്കുന്നു.

വിയാസുകൾ വിന്യാസത്തിന്റെ ദൈർഘ്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നുവെന്നും പൊരുത്തപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ടെന്നും ഓർമ്മിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.ഡിഫറൻഷ്യൽ അലൈൻമെന്റുകളുടെ കാര്യത്തിൽ, സാധ്യമാകുന്നിടത്ത് വിയാസുകൾ ഒഴിവാക്കണം.ഇത് ഒഴിവാക്കാൻ കഴിയുന്നില്ലെങ്കിൽ, സിഗ്നലിലെയും റിട്ടേൺ പാതകളിലെയും കാലതാമസം പരിഹരിക്കുന്നതിന് രണ്ട് അലൈൻമെന്റുകളിലും വയാസ് ഉപയോഗിക്കണം.

6. കേബിളുകളും ഫിസിക്കൽ ഷീൽഡിംഗും

ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളും അനലോഗ് കറന്റുകളും വഹിക്കുന്ന കേബിളുകൾക്ക് പാരാസൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്റൻസും ഇൻഡക്‌ടൻസും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഇഎംസിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട നിരവധി പ്രശ്‌നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.വളച്ചൊടിച്ച ജോഡി കേബിളുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, താഴ്ന്ന നിലയിലുള്ള കപ്ലിംഗ് നിലനിർത്തുകയും ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രങ്ങൾ ഇല്ലാതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലുകൾക്ക്, EMI ഇടപെടൽ ഇല്ലാതാക്കാൻ, ഷീൽഡ് കേബിളുകൾ അവയുടെ മുന്നിലും പിന്നിലും ഗ്രൗണ്ട് ചെയ്തിരിക്കണം.

പിസിബി സർക്യൂട്ടറിയിൽ ഇഎംഐ പ്രവേശിക്കുന്നത് തടയാൻ സിസ്റ്റത്തിന്റെ മുഴുവനായോ ഭാഗമോ ഒരു മെറ്റൽ പാക്കേജിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നതാണ് ഫിസിക്കൽ ഷീൽഡിംഗ്.ഈ ഷീൽഡിംഗ് ഒരു അടഞ്ഞ, ഗ്രൗണ്ട്-കണ്ടക്റ്റിംഗ് കപ്പാസിറ്റർ പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ആന്റിന ലൂപ്പിന്റെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കുകയും EMI ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.