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在印刷电路板上隔离噪声

俗话说,好篱笆造就好邻居。也就是说,有些人可以过得很好,没有围栏或墙来提供内心的平静。在这方面,在印刷电路板上运行的信号是相似的。除了假定为惰性的地域外,所有通电的铜都对整体噪声因子有贡献。

就像大城市和广阔的草原之间有听觉上的区别一样,位置很重要。高密度布局更有可能遇到所谓的受害者发现自己接近侵略者的位置。那么什么是攻击者,为什么它会困扰受害者?定义攻击者很容易。他们无处不在。

  • 开关模式电源:(SMPS)是一种设备,它通过一个接一个地计量小剂量来调节功率。开关将电源从完全打开到完全关闭,其速率平均为所指示的电压。一个大电感加上一个小帽有助于均匀的波形。尽管如此,电源的输出引脚很可能连接到LC滤波器,具有宽痕迹或更好的形状。在减小V-Out网面积时,放置位置至关重要。在那之后,就没那么糟了smp应设在其负载附近,以减少布线长度。
  • 水晶和其他时钟:这个家族的网也相当健谈,因为他们是那些调节所有其他网的人。其他的网只是偶尔换一下,而时钟从来没有错过一个节拍。这种持续的嗡嗡声需要一点消散的空间。使用的一个经验法则是气隙应该瞄准线宽的三倍,或者更精确地说,线迹和参考平面之间的电介质厚度。

图1。晶体是少数会得到一个孤立的地面区域的物品之一。我这么做的原因是附近是否有接受信号。

  • 啊,记忆:今天的处理器正在做大量的工作。内存库可能非常难以解决,除非它以包对包或POP样式的形式存在。对于我们其余的人来说,长度匹配可能是魔鬼,因为知道任何数量的倾斜都会产生信号完整性问题。随着流行的双数据率(DDR)动态随机存取存储器(DRAM)的出现,情况只会变得更糟,它可以被视为邻居的兄弟会。
  • 模拟信号:(RF)传输线可以是侵略者和受害者。隔离更为极端,每条痕迹都在铜流中运行,在信号周围产生法拉第笼。自然地,接收链倾向于接收虚假信号,而发射端则排出更多的酱汁,这样它们就有更好的免疫力。这些线是在外层运行,以避免通过所呈现的不连续。这里的例外是运行时间特别长。在这种情况下,我们应该重新检查放置位置,看看是否有办法使射频电路更紧凑。

受害者包括高频电路的接收链,尤其是天线,但也适用于从周围环境收集数据的任何类型的设备。如果芯片的标题中有传感器或探测器,那么你可以打赌它需要在PCB上进行原始设置。不同的组件包括陀螺仪、罗盘、麦克风、霍尔效应传感器、图像传感器、光子探测器等。仅仅因为某些东西在攻击者名单上,并不意味着它的感情不会受到伤害。干扰是双向的。

图2。差分对是理想的噪声消除效果。将它们包裹在地平面之间可以增加它们的电隔离。

如果供应商想为他们的产品开拓市场,他们就应该提供布局指导。如果传感器需要一些额外的空间来设计工作,那么这些空间应该在组件级分配给芯片。大庭院在布线前更容易实现。如果数据没有嵌入占用空间,则可能会错过这些特定的规则。如果不是,那么我们想知道与传感器相关的组件是否可以在禁区内。如果有疑问,请联系供应商,他们会提供帮助。

使用屏蔽可以抑制电磁干扰

共存需要的不仅仅是芯片周围的呼吸空间。进入RFI屏蔽,以限制构成典型射频解决方案的侵略和受害者的巢。一旦我们进入了千兆赫频段,我们可能就要寻找屏蔽方案了。有一些现成的屏蔽系统,但它们将是矩形,尺寸范围有限。在面包板开发阶段,围绕敏感电子元件设计一个是没有问题的。

当涉及到生产运行时,很可能需要一个自定义屏蔽。在消费电子产品领域,尺寸似乎总是很重要。矩形仍然值得考虑,因为定制形状的生产成本更高。一件式防护罩是一种廉价的解决方案,但一旦安装,就不必在现场进行维修了。一个由墙和盖子组成的两件式防护罩是更合理的方案。

问题是,我们放弃了一点头部空间,因为墙结构将有一个横跨屏蔽区域的网络,支持中心的圆形区域。那个圆圈是机器人放置的拾取点。这个“网”和周边的法兰是我们必须注意的地方,我们的高组件。盖子本身是由一种相对灵活的钢制成的,弯曲的方式使它在墙壁和盖子之间保持摩擦。

图3。这款WiFi卡具有多通道输入/输出(MIMO)无线电系统,需要在模拟块内设置屏蔽区域。

我做过的最屏蔽的东西是VR和AR耳机。你有大量的计算和渲染在进行。无线技术的存在,是为了搅动那些通常无法相互相处的电子产品。当它被绑在一个人的头上时,每一克都很重要。智能手机也是如此。不过,大部分电子设备上都有防护罩。

只要考虑到在SMPS周围放置屏蔽的可能性,就会朝着易于重用的矩形布局发展。盾构墙周围的空隙可能就是所需的全部隔离。如果不是,那么你通过为护盾足迹清理空间来挽救一天。

防止串扰的最佳方法是从连接器位置开始进行精心考虑的布局。印刷电路板的边缘有漏电现象。外面的东西越少越好。周边的地带迫使电压面向内,但它是一个好主意,让电压面清楚的边缘。首选距离是铜层之间的电介质厚度的函数。我听说它被称为“6X规则”,这是电介质厚度与电源平面路由保持的比率。这是放弃相当大的面积,但这是可能的规划-和一个慷慨的董事会大纲。

虽然我们不能总是得到它,但农村的方法是所有东西都生活在自己的小区域内,这是最简单的方法热和电磁干扰挑战.随着事情变得越来越密集,要注意每个设备的性质,像一个好的城市规划师一样,让工业区域远离城镇的精品挑剔。

作者简介

John Burkhert Jr是一名职业PCB设计师,在军事,电信,消费硬件和最近的汽车行业经验丰富。起初,作为一名射频专家,为了满足高速数字设计的需求,不得不时不时地翻转比特。当他不写作或执行PCB布局时,约翰喜欢弹奏贝斯和赛车。你可以在领英上找到约翰。

约翰·伯克赫特的资料照片
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