Gjatë projektimit të pllakave të qarkut të printuar me optimizim të kostos, lindin një sërë çështjesh kryesore. Ndërsa qëllimi fillestar mund të jetë dizajnimi i PCB-së sa më i vogël që të jetë e mundur, mund të mos jetë zgjidhja më e lirë për të gjithë sistemin. Zvogëlimi i madhësisë së PCB-ve është i mundur duke rritur numrin e shtresave të PCB-ve, gjë që paraqet probleme të EMC-së që mund të rezultojnë në kosto të mëdha të projektit.
Ndërhyrja elektromagnetike, EMI ose pajtueshmëria elektromagnetike, EMC është një faktor kyç në dizajnimin e PCB-ve. Sigurimi i përputhshmërisë elektromagnetike të pajisjes në tërësi mund të jetë një proces jashtëzakonisht i kushtueshëm nëse projektuesi "prerë qoshet" në projektimin dhe prodhimin e bordeve të qarkut të printuar, kështu që disa qasje për uljen e kostos duhet të hidhen poshtë që në fillim. Nëse komponentët do të ndërveprojnë me EMI ose do të lëshojnë EMI, kjo do të kërkojë kosto të larta për të përmbushur kërkesat EMC gjatë fazës së testimit.
Ndërsa një tabelë me katër shtresa konsiderohet të jetë balanca optimale e mbrojtjes EMI dhe drejtimit të bordit, shpesh është e mundur të dizajnohet një tabelë me dy shtresa me të njëjtat karakteristika duke përdorur mjete falas të kursimit të PCB-ve si p.sh. DesignSpark PCB. Kjo siguron një ulje të konsiderueshme në koston e prodhimit të një bordi qark të printuar pa ndikuar në rrjedhën e provave në të ardhmen.
Rrugët e kthimit të sinjalit janë problemi më i vështirë në kursimin e PCB-ve. Do të ishte mjaft e vështirë për të gjurmuar terrenin e kthimit nën çdo gjurmë të lidhur me pinin e sinjalit të mikrokontrolluesit, por kjo është pikërisht ajo që ofron një tabelë me katër shtresa me shtresa tokësore. Nuk ka rëndësi se ku shkojnë gjurmët, ka gjithmonë një rrugë të sinjalit të kthimit në tokë poshtë tyre.
Më e afërta me shtresën e tokës për sa i përket karakteristikave në një tabelë me dy shtresa është rrjeti i tokës, i cili redukton emetimin e ndërhyrjeve elektromagnetike nga gjurmët e sinjalit. Zvogëlimi i zonës së lakut duke kursyer rrugën e kthimit nën gjurmën e sinjalit është mënyra më efikase për të zgjidhur këtë problem, dhe krijimi i një rrjeti tokësor është hapi më i rëndësishëm (pas planifikimit të paraqitjes) në kursimin e PCB-ve.
Gjenerimi i grilës krijon një sipërfaqe
Gjenerimi i rrjetave është një teknikë kyçe për arritjen e EMC në pllakat me dy shtresa. Ashtu si një rrjet energjie, ai është një rrjet lidhjesh drejtkëndëshe midis përçuesve të tokëzuar. Në fakt, kjo krijon një plan tokësor që siguron të njëjtin reduktim të EMI si një tabelë me 4 shtresa dhe imiton në mënyrë efektive planin tokësor të përdorur në një tabelë me 4 shtresa për të përmirësuar EMC, duke krijuar një shteg kthimi në tokë nën çdo gjurmë sinjali dhe duke reduktuar impedanca midis mikrokontrolluesit dhe rregullatorit të tensionit.
Gjenerimi i rrjetit kryhet duke zgjeruar gjurmët e tokës dhe duke krijuar figura të sheshta përçuese të tokëzuara në mënyrë që të krijohet një rrjet lidhjesh me tokëzimin në të gjithë sipërfaqen e PCB-së. Për shembull, nëse një PCB ka gjurmë kryesisht të shtresës së sipërme që kalojnë vertikalisht dhe gjurmë të shtresës së poshtme që shkojnë kryesisht horizontale, kjo tashmë përkeqëson kushtet për kalimin e rrugëve të kthimit në tokë nën gjurmët e sinjalit, gjë që zakonisht bëhet në dy hapa:
- së pari, të gjithë përçuesit e tokës zgjerohen në mënyrë që të zënë hapësirën më të madhe në tabelën e qarkut të printuar;
- atëherë e gjithë hapësira e lirë e mbetur mbushet me një sipërfaqe të tokëzuar.
Qëllimi i kësaj qasjeje është të gjenerojë një rrjet sa më të madh që të jetë e mundur në një bord qarku të printuar me dy shtresa. Ndryshime të vogla në paraqitjen e PCB-ve mund të lejojnë lidhje shtesë për të rritur sipërfaqen e rrjetit tokësor.
Zonimi i PCB-ve
Zonimi i PCB-ve është një teknologji tjetër që mund të përdoret për të reduktuar zhurmën e PCB-ve dhe EMI-në dhe në këtë mënyrë redukton nevojën për shtresa shtesë PCB. Kjo teknikë ka të njëjtin kuptim themelor si planifikimi i vendosjes së komponentëve, që është procesi i vendosjes së komponentëve në një tabelë bosh përpara se të gjurmohen gjurmët. Zonimi i PCB-ve është një proces pak më kompleks i vendosjes së funksionalitetit të ngjashëm në të njëjtën zonë PCB, në vend që të përzihen së bashku komponentë të ndryshëm funksionalisht. Logjika me shpejtësi të lartë, duke përfshirë mikrokontrolluesit, vendoset sa më afër qarqeve të fuqisë, komponentët e ngadaltë vendosen më tej dhe komponentët analogë janë më larg. Kjo qasje ndikon ndjeshëm në EMC të tabelës së qarkut të printuar.
Me këtë rregullim, logjika e shpejtësisë së lartë ka më pak efekt në përcjellësit e sinjaleve të tjera. Është veçanërisht e rëndësishme që laku i kristalit të vendoset larg qarqeve analoge, sinjaleve me shpejtësi të ulët dhe lidhësve. Ky rregull vlen për bordet e qarkut të printuar si dhe për vendosjen e komponentëve brenda pajisjes. Paraqitjet ku tufat e kabllove vendosen rreth një rezonatori ose mikrokontrollues duhet të shmangen, pasi këto kabllo do të marrin zhurmën dhe do ta bartin atë kudo. Kështu, gjatë zonimit, përcaktohet edhe vendosja e lidhësve në tabelën e qarkut të printuar.
Mjetet e zhvillimit të PCB-ve
Ka shumë mjete zhvillimi në dispozicion për të mbështetur dizajnin duke pasur parasysh optimizimin EMC. Një nga këto mjete DesignSpark PCB është versioni më i fundit që mbështet kontrollin e rregullave të projektimit (DRC) gjatë gjurmimit, në vend të kontrollit pasi gjurmimi ka përfunduar. Kjo është veçanërisht e dobishme kur optimizoni një PCB për kosto, pasi çdo konflikt ose gabim sinjalizohet menjëherë dhe mund të zgjidhet. Sigurisht, këto kontrolle varen nga plotësia e informacionit të dhënë nga projektuesi, por kjo qasje ju lejon të shpejtoni procesin e rrugëzimit dhe kështu të lironi kohë për çështje të tjera të rëndësishme.
Versioni 5 Kontrolli i rregullave të dizajnit të PCB Online DesignSpark kontrollon çdo komponent që është shtuar dhe zhvendosur si rezultat i operacioneve ndërvepruese të redaktimit. Për shembull, kontrollohen të gjithë telat e lidhur me një komponent të lëvizur dhe të gjithë telat e shtuar gjatë rrugëtimit manual.
Versioni 5 shtoi gjithashtu mbështetjen e autobusit në mënyrë që gjurmët të mund të grupohen dhe të drejtohen lehtësisht së bashku. Në vend që të vizatojë të gjitha lidhjet në një dizajn dhe t'i lidh ato me secilën kunj, projektuesi mund të krijojë një dizajn më pak të rrëmujshëm me autobusët duke shtuar lidhjet e pinit të komponentit në autobusin përmes të cilit kalon sinjali.
Figura 1: Shtimi i zbarave në versionin 5 të DesignSpark PCB
Gomat mund të jenë të hapura ose të mbyllura. Një autobus i mbyllur është një koleksion i emrave të telave të paracaktuar për një autobus të caktuar, dhe vetëm ato tela mund të lidhen me një autobus të caktuar, ndërsa një autobus i hapur mund të përfshijë çdo tel.
Ndërsa këto veçori kanë kuptim gjatë rrugëtimit të zbarave, ato mund të përdoren për të drejtuar gjurmë të tjera në një PCB. Kjo aftësi për të përdorur zbarrat në qarqe mund të ndihmojë në bërjen e dizajnit më të thjeshtë dhe më të qartë duke grupuar përçues të shumtë emetues EMI së bashku me përçuesit e tyre të kthimit në tokë përreth dhe duke reduktuar në këtë mënyrë EMI në tabelën që po projektohet. Një rregull i mirë praktik është që të mos ekzekutoni kurrë gjurmë që lëshojnë EMI në pjesën e jashtme të tabelës, gjë që mund të jetë e ndërlikuar për bordet e vogla me dy shtresa. Mbajtja e qarqeve pa EMI larg vendndodhjeve të tilla si lidhësit, qarqet e rezonatorëve, reletë, drejtuesit e stafetës, ku EMI mund të induktohet në ato qarqe, ndihmon gjithashtu në përmirësimin e përputhshmërisë elektromagnetike.
konkluzioni
Projektimi i një PCB me thjeshtësinë e kërkuar për të ulur koston është ndoshta më shumë një sfidë sesa shfrytëzimi i pasurisë së një bordi me shumë shtresa.
Disa probleme EMC mund të zgjidhen duke përdorur kondensatorë bashkues dhe rruaza ferriti për të shtypur çdo sinjal që mund të emetohet, por kjo i shton kompleksitet dizajnit dhe rrit koston e prodhimit. Ndërsa problemet EMI dhe EMC mund të minimizohen me rregullat e duhura të projektimit duke përdorur konsideratat e zonimit dhe të ndërthurjes, gjenerimi i energjisë dhe rrjetit tokësor mund të sigurojë të njëjtin nivel mbrojtjeje në një tabelë me dy shtresa që është e mundur në një dizajn me katër ose gjashtë shtresa. Kjo jo vetëm që redukton koston e prodhimit të pllakës, por gjithashtu përmirëson besueshmërinë dhe performancën, duke përfshirë përputhshmërinë elektromagnetike, duke ulur kështu koston e ciklit jetësor të pajisjes.
Marzhet e fitimit në pajisjet elektronike të konsumit janë të ulëta dhe prodhuesit përpiqen të mbajnë kostot e produktit të ulëta për të qëndruar konkurrues. Për këtë arsye, ata kërkojnë që projektuesit të përdorin bordet e qarkut të printuar (PCB) dhe komponentët me kosto të ulët duke ruajtur funksionalitetin e dëshiruar të pajisjeve. Prodhuesit besojnë se sigurimi i përputhshmërisë elektromagnetike (EMC) në dizajnin e PCB-ve dhe përdorimi i komponentëve të lartë EMC është një luks që ata nuk mund ta përballojnë.
Shumë besojnë se problemet EMC mund të zgjidhen në fund të ciklit të zhvillimit me komponentë shtesë të shtypjes së EMI. Nuk është gjithmonë e qartë se kostoja e korrigjimeve të tilla në fazat përfundimtare të zhvillimit do të jetë shumë herë më e lartë se kostot e sigurimit të përputhshmërisë elektromagnetike në fazat fillestare të projektimit kur krijoni një PCB. Kështu, dëshira për të ulur koston e materialeve dhe përbërësve në të vërtetë do të çojë në një rritje të konsiderueshme të kostos së produktit.
Për të hartuar një PCB me një nivel të ulët zhurme dhe ndjeshmëri minimale ndaj ndërhyrjeve, është e nevojshme, së pari, të organizoni siç duhet qarkun e tokës, dhe së dyti, të rregulloni saktë bordin e qarkut të printuar. Është e dëshirueshme që çdo PW të ketë një rezistencë minimale të tokës për të siguruar rrjedhje efikase të rrymës kur ndodh interferenca. Nga ana tjetër, është një plan urbanistik kompetent që është një parakusht për krijimin e një bordi të mirë qarku të printuar. Drejtimi i duhur jo vetëm që zvogëlon rezistencën e plotë të përçuesve, por gjithashtu shmang bashkimin e përbashkët të rezistencës.
PCB me frekuencë të lartë: Qarqet dixhitale dhe zhurma
Qarqet e integruara dixhitale (IC) që përmbajnë porta logjike janë një burim zhurme kalimtare për shkak të vonesave të fikjes së transistorit. Sa herë që porta logjike ndryshon gjendjen, një puls i shkurtër i rrymës kalon nëpër transistorët plotësues të fazës së daljes. Induktiviteti i gjurmëve të tokës nuk lejon që rryma të ndryshojë papritur, gjë që çon në një rritje të tensionit.
Për të zvogëluar efektin e një ndërhyrjeje të tillë, të gjitha qarqet dixhitale duhet të kenë një rezistencë minimale të tokës. Përveç kësaj, një komponent shkëputës duhet të instalohet pranë çdo çipi logjik, i cili siguron që unaza e rrymës pulsuese të mos përhapet në furnizimin me energji Vcc.
Impedanca e tokës mund të zvogëlohet në disa mënyra: duke zvogëluar induktivitetin e gjurmës përcjellëse, duke zvogëluar sipërfaqen e sytheve të rrymës dhe duke zvogëluar gjatësinë e shtigjeve që bartin rrymën. Kjo mund të bëhet pjesërisht duke shkëputur komponentët e vendosur pranë çdo çipi logjik.
Reduktimi i induktivitetit të përçuesve të tokës
Induktiviteti i një përcjellësi është drejtpërdrejt proporcional me gjatësinë e tij. Prandaj, është e nevojshme të zvogëlohet gjatësia e gjurmëve përgjatë të cilave rrjedhin rrymat pulsuese. Një reduktim shtesë i induktivitetit është gjithashtu i mundur duke rritur gjerësinë e gjurmëve të fuqisë. Fatkeqësisht, induktiviteti është në përpjesëtim të zhdrejtë me gjerësinë e gjurmës dhe kjo qasje nuk është shumë efikase. Si rezultat, është gjatësia e gjurmës që është faktori më i rëndësishëm në drejtim të sigurimit të induktivitetit minimal.
Nëse neglizhojmë induktancën e ndërsjellë, atëherë induktanca ekuivalente e dy gjurmëve identike paralele do të jetë gjysma më e madhe. Në rastin e katër gjurmëve paralele, induktanca ekuivalente do të jetë katër herë më e vogël. Megjithatë, ka një kufi për të përdorur këtë qasje. Fakti është se nëse gjurmët janë afër njëra-tjetrës, atëherë induktiviteti i ndërsjellë i afrohet vetë-induktivitetit, dhe induktiviteti ekuivalent nuk zvogëlohet. Megjithatë, nëse gjurmët janë dyfishi i gjerësisë së tyre larg njëra-tjetrës, mund të arrihet një reduktim 25% në induktivitetin.
Kështu, në një qark me frekuencë të lartë, duhet të siguroni sa më shumë shtigje paralele alternative për rrjedhën e rrymave të tokës. Nëse numri i përcjellësve rritet pafundësisht, atëherë përfundimisht do të arrijmë në një shtresë toke të ngurtë. Përdorimi i një shtrese të veçantë tokësore në bordet me shumë shtresa ju lejon të zgjidhni një numër të madh problemesh menjëherë.
Nëse po flasim për një tabelë me dy shtresa, atëherë mund të arrihet një rezultat i pranueshëm duke zbatuar tokën në formën e një rrjeti (Fig. 1). Në këtë rast, opsioni më i mirë do të ishte kur shtegu i tokës kalon nën çdo mikroqark përgjatë gjithë gjatësisë së tij. Lejohet përdorimi i një hapësire vertikale të rrjetit të barabartë me gjatësinë e IC. Gjurmët vertikale dhe horizontale mund të jenë në anët e kundërta të tabelës, por duhet të lidhen në nyjet e rrjetit duke përdorur via.
Oriz. 1. Toka është bërë në formën e një rrjeti
Doli se nëse në një tabelë konvencionale të qarkut të printuar të dyanshëm me 15 mikroqarqe toka bëhet në formën e një rrjeti, atëherë zhurma e tokës zvogëlohet dhjetëfish. Prandaj, të gjitha bordet e qarkut të printuar me dy shtresa me IC dixhitale duhet të përdorin një zgjidhje të tillë.
Reduktimi i zonës së sytheve aktuale
Një metodë tjetër për reduktimin e induktivitetit është zvogëlimi i sipërfaqes së sytheve të rrymës. Një tabelë e qarkut të printuar me një lak të madh të hapur (Figura 2 a) është një gjenerues efektiv i zhurmës. Përveç kësaj, vetë qarku do të jetë gjithashtu i ndjeshëm ndaj fushave magnetike të jashtme.
Konsideroni një qark fuqie të përbërë nga dy gjurmë identike paralele - gjurma e furnizimit Vcc dhe gjurma e tokës GND - në të cilën rrymat rrjedhin në drejtime të kundërta. Induktiviteti i tyre total (Lt) llogaritet duke përdorur formulën 1:
Lt = 2 (L - M) (1)
ku L është induktanca e secilës gjurmë dhe M është induktanca e ndërsjellë.
Nëse vendosni gjurmët Vcc dhe tokësore afër njëra-tjetrës, induktanca e ndërsjellë do të jetë maksimale dhe induktanca efektive do të përgjysmohet pothuajse. Në mënyrë ideale, në PCB, gjurma Vcc duhet të jetë paralele me gjurmën e tokës. Kjo zvogëlon zonën e lakut aktual dhe ndihmon në zgjidhjen e problemeve që lidhen me gjenerimin e zhurmës dhe ndjeshmërinë ndaj ndërhyrjeve.
Në fig. 2a tregon një paraqitje të pasuksesshme të tabelës së qarkut të printuar, dhe në fig. 2b tregon një version të përmirësuar. Në të, duke zvogëluar zonën e qarkut, u bë e mundur të zvogëlohej gjatësia e pistës dhe të rritej induktiviteti i ndërsjellë, gjë që bëri të mundur arritjen e një reduktimi të emetimeve dhe ndjeshmërisë ndaj ndërhyrjeve.
Kondensatorët e shkëputjes
Në fig. 3 dhe fuqia Vcc dhe gjurmët e tokës janë afër njëra-tjetrës. Megjithatë, rruga e rrymës pulsuese, duke filluar dhe duke përfunduar në furnizimin me energji elektrike, formon një lak të madh (zona e gjelbër në figurë) që mund të gjenerojë ndërhyrje elektromagnetike. Nëse një kondensator qeramik shkëputës Cc, i lidhur midis qarqeve Vcc dhe tokës, vendoset pranë çdo IC, ai vepron si një element bufer për të siguruar energji në IC gjatë kohës së ndërrimit, duke reduktuar në këtë mënyrë qarkun e rrjedhës aktuale.
Oriz. 3. Kondensatori i shkëputjes
Në mënyrë ideale, kondensatori i shkëputjes duhet të jetë rreth 1 nF. Kondensatorët qeramikë duhet të përdoren sepse janë në gjendje të shkarkojnë ngarkesë me një ritëm shumë të lartë. Rryma e lartë e shkarkimit dhe vetë-induktiviteti i ulët i bëjnë ato ideale për aplikimet e shkëputjes së energjisë.
Lidhja e impedancës në bordet e qarkut të printuar
Në fig. 4 tregon një shembull të bashkimit të rezistencës kur përdorni shina të përbashkëta me fuqi dhe tokë. Në këtë qark, amplifikuesi analog ndan fuqinë dhe shinat e tokës me portën logjike. Impedancat e gjurmës tregohen si elementë të grumbulluar (Zg dhe Zs). Në frekuenca më të larta, impedancat e gjurmëve rriten shumë herë. Kjo nuk është vetëm për shkak të rritjes së komponentit induktiv, por edhe për shkak të rritjes së rezistencës të shkaktuar nga efekti i lëkurës.
Oriz. 4. Lidhja me rezistencë të përbashkët
Siç e pamë më herët, një rritje e tensionit ndodh sa herë që ndërrohet porta logjike. Një pjesë e rezistencës së tokës (Zg3) është e përbashkët si për amplifikuesin ashtu edhe për portën logjike, kështu që amplifikuesi do ta shohë këtë impuls të tensionit si zhurmë në qarkun e energjisë. Kjo zhurmë mund të transferohet në qarkun e amplifikatorit ose drejtpërdrejt përmes hyrjes së fuqisë ose përmes impedancës së përbashkët Zg3. Si rezultat, zhurma do të shfaqet drejtpërdrejt në hyrjen e amplifikatorit. Për të reduktuar bashkimin e përgjithshëm të rezistencës së plotë, ose zvogëloni vlerën e rezistencës së përgjithshme, ose hiqni plotësisht qafe atë.
Eliminoni rezistencën e përbashkët
Impedanca e përbashkët mund të eliminohet duke lidhur me yje qarqet e fuqisë së qarqeve të ndryshme siç tregohet në figurën 5. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të grupohen qarqet në varësi të nivelit të tyre të zhurmës dhe ndjeshmërisë ndaj ndërhyrjeve. Brenda secilit grup mund të përdoren autobusë të zakonshëm, por linjat e energjisë të grupeve individuale janë të lidhura në një pikë. Një lidhje e tillë quhet hibride. Qasja e dytë është përdorimi i furnizimit me energji të veçantë për secilin grup qarqesh, duke përmirësuar më tej izolimin midis qarqeve.
Oriz. 5. Lidhja në një pikë
Siç u përmend më lart, zinxhirët janë të ndryshëm: pjesa dixhitale; pjesë analoge; pjesë e fuqisë; pjesë e ndërfaqes. Të gjitha këto pjesë të qarkut janë të nevojshme, nëse është e mundur, në hapësirë. Përndryshe, mund të ndodhin "mrekulli". Kështu, për shembull, nëse pajisja juaj ka një panel me prekje (kapacitacioni tërhiqet nga një nënshtresë bakri në tabelë), dhe ju vendosni një konvertues të furnizimit me energji elektrike pranë tij, atëherë marrja do të çojë në pozitive të rreme. Një shembull tjetër: vendosja e një pjese të rrymës, si një rele, pranë një pjese dixhitale ose analoge, në rastin më të keq, mund të dëmtojë brendësinë e mikrokontrolluesit duke krijuar një potencial mbi 5 volt në pin, dhe të japë pozitivë të rremë (në pjesë dixhitale) ose lexime të rreme (në pjesën analoge), megjithatë, nëse rezolucioni i ADC nuk kalon 10 bit, atëherë bazat nuk mund të ndahen, pasi ndikimi është zakonisht minimal).
Duke i bërë tokat “ndryshe”, ju pakësoni ndikimin e këtyre tek njëri-tjetri. Çfarë duhet të udhëhiqet nga kultivimi i tokës?
Duke maksimizuar sipërfaqen e tokës në PCB, induktiviteti i tij minimizohet, gjë që nga ana tjetër çon në një ulje të rrezatimit. Plus, rritja e zonës rrit imunitetin ndaj zhurmës së tabelës së qarkut të printuar. Ka dy mënyra për të rritur zonën: mbushni plotësisht tabelën ose bëni atë në formën e një rrjeti.
Mbushja e plotë ju lejon të merrni rezistencën më të ulët - ky është një sistem tokësor "ideal" (rrjeti është pak më i keq).
Megjithatë, në dërrasat me sipërfaqe të madhe, mund të mbushet me tokë të fortë. Shumëkëndëshi duhet të vendoset në të dy anët e tabelës në mënyrë sa më të barabartë të jetë e mundur. Duke përdorur rrjetin, është e nevojshme të kontrolloni hapin e tij: .
Shumëkëndëshat në bordet me shumë shtresa duhet të lidhen në disa vende, më poshtë është "kafazi Faraday" në hartimin e tabelës së qarkut të printuar. Kjo teknikë përdoret në frekuenca gigahertz.
Nëse toka drejtohet si një pistë e thjeshtë, atëherë linja e energjisë rekomandohet të kalohet në anën e kundërt të tabelës. Në rastin e një bordi me shumë shtresa, toka dhe linjat e energjisë janë gjithashtu të vendosura në shtresa të ndryshme.
Rezistenca e përcjellësve varet gjithashtu nga frekuenca (shih Fig. ). Sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më e lartë është rezistenca e gjurmës/tokës. Kështu, për shembull, nëse në 100 Hz rezistenca e tokës është 574 µOhm, dhe gjurma e sinjalit (gjerësia 1 mm, gjatësia 10 mm, trashësia 35 µm) është 5,74 mOhm, atëherë në një frekuencë prej 1 Hz ato do të marrin vlerat 11,6 mOhm dhe 43 ,7 ohm. Siç mund ta shihni, ndryshimi është i madh. Përveç kësaj, vetë bordi fillon të rrezatojë, veçanërisht në vendet ku telat janë të lidhur me tabelën.
Ne shqyrtuam "tokën" nga një këndvështrim i përgjithshëm, megjithatë, duke hyrë në specifikat, duhet të diskutojmë të ashtuquajturën tokë "sinjale", ku:
A) lidhje me një pikë (një pikë) - topologji e padëshirueshme për sa i përket zhurmës. Për shkak të lidhjes serike, impedanca e tokës rritet, gjë që çon në probleme në frekuenca të larta. Gama e lejuar për këtë topologji është 1 Hz deri në 10 MHz, për sa kohë që gjurma më e gjatë e tokës nuk kalon 1/20 e gjatësisë valore.
B) Lidhja me shumë pika ka një impedancë shumë më të ulët - rekomandohet në qarqet dixhitale dhe në frekuenca të larta. Lidhjet duhet të jenë sa më të shkurtra për të minimizuar rezistencën. Në qarqet me frekuenca të ulëta, kjo topologji nuk është zgjidhja më e mirë. Nëse bordi ka një pjesë LF dhe HF, atëherë HF duhet të vendoset më afër tokës, dhe LF më afër linjës së energjisë.
C) lidhje hibride - rekomandohet të përdoret nëse në të njëjtën tabelë të qarkut të printuar ka komponentë të ndryshëm: pjesë dixhitale, analoge ose fuqi. Ato funksionojnë në frekuenca të ndryshme dhe nuk duhet të përzihen për saktësi dhe qëndrueshmëri më të madhe të pajisjes.
Shembull i ndarjes së tokës:
Në rastin tonë (përafërsisht) ekziston vetëm një pjesë - dixhitale. Do të ketë lidhës në tabelë, por rrymat që kalojnë nëpër to janë të parëndësishme (programuesi, dalja UART për modulin Wi-Fi) dhe nuk duhet të ndikojnë në funksionimin e pajisjes. Përkundër faktit se frekuenca e orës së mikrokontrolluesit është 24 MHz, të gjitha pajisjet periferike me të cilat është lidhur do të funksionojnë në frekuenca dukshëm më të vogla se 10 MHz (me përjashtim të modulit Wi-Fi, i cili ka një frekuencë prej 2.4 GHz). Me fjalë të tjera, një lidhje me një pikë mund të përdoret në pajisjen tonë, por do të funksionojë edhe një sistem me shumë pika. Shumëkëndëshi rekomandohet gjithashtu të vendoset nën të gjitha qarqet me frekuencë të lartë jo-rrezatuese (si mikrokontrolluesi ynë, por ne do të flasim për të më vonë).
Duke përdorur një mbushje të plotë për poligonin e tokës, ia vlen të hiqni bakrin nën modulin Wi-Fi - kjo do të shmangë mbrojtjen e rrezatimit të tij.
Të gjitha seksionet e izoluara të bakrit (bakri i vdekur në anglisht) duhet të hiqen, sepse në RF ato fillojnë të rrezatojnë dhe ndërhyjnë në linjat e sinjalit. Potenciali në zona të tilla është i ndryshëm nga toka dhe është i padëshirueshëm.
Përveç tokës / poligonit, ka gjurmë të tjera në tabelë - gjurmë sinjali. Një sinjal i orës mund të kalojë përmes tyre (për shembull, linja SCK e çipit MAX7219) ose të dhënat mund të transmetohen (UART gjurmon RX dhe TX nga moduli Wi-Fi). Instalimet e tyre nuk janë një profesion më pak i përgjegjshëm - duhet të dini disa rregulla. Së pari, për të minimizuar ndërhyrjen nga një përcjellës në tjetrin, distanca midis tyre duhet të mbahet.
Për sinjalet e orës, si dhe linjat audio dhe video, dhe linjat e rivendosjes, rekomandohet të lini të paktën dy gjerësi gjurmësh në anët. Në raste veçanërisht kritike, ata përpiqen të shmangin kalimin me shina në anën e kundërt të tabelës.
Me siguri ju keni parë tashmë tabelat e qarkut të printuar të pajisjeve të ndryshme - dhe keni vënë re se atyre kryesisht u mungojnë këndet e drejta.
Në frekuenca të larta, ato do të funksionojnë si antena, kështu që kur kthehen ata drejtohen në kënde 45 gradë.
Më parë, bordet e qarkut të printuar vizatoheshin me dorë, që do të thotë se këndet ishin arbitrare (jo rreptësisht 45 gradë). Nga pikëpamja e EMC, kjo paraqitje është më e mirë, por nuk ju lejon të sillni tabelën në një formë më të kuptueshme. Për momentin, të gjitha sistemet moderne CAD kryesisht mbështesin .
Ndër të tjera, kur rrotullohet 90 gradë, që do të thotë se në qarqet e fuqishme me rryma të larta, kjo mund të çojë në mbinxehje dhe djegie të zonës. Në qarqet me frekuencë të ulët, përdorimi i lidhjeve T nuk është i ndaluar, por në frekuenca të larta do të çojë në probleme.
Nga ana tjetër, qoshet e mprehta duhet të shmangen - kjo është e keqe nga pikëpamja teknologjike. Në vende të tilla, formohet një "stanjacion" i reagentëve kimikë dhe gjatë gravimit, një pjesë e përcjellësit thjesht do të gdhendet.
Ndër të tjera, gjerësia e përcjellësit duhet të jetë konstante, sepse kur ndryshon, trase fillon të sillet si një antenë. Nuk rekomandohet vendosja e vizave në jastëk ose në afërsi të elementit (pa i ndarë ato me një maskë saldimi), pasi kjo mund të çojë në tejmbushje të saldimit dhe, si rezultat, të shkaktojë defekte në montim. Është më mirë të mbyllni vizat me një maskë saldimi.
Elementet që lidhen me poligonin duhet të ndahen nga një pengesë termike, e cila parandalon ngrohjen e pabarabartë të vendit gjatë saldimit.
mikrokontrollues
Tani që kemi mbuluar bazat e paraqitjes së PCB-ve, është koha për të kaluar te specifikat, veçanërisht praktikat më të mira për fuqinë e mikrokontrolluesit dhe instalimet elektrike në tokë.
Kondensatorët bllokues duhet të vendosen sa më afër kunjave të mikrokontrolluesit në mënyrë që të vendosen përgjatë "shtegut" të rrymës. Përndryshe, ata thjesht nuk kanë kuptim.
Për printimin e njëanshëm, shablloni duket si ky:
Në rastin e një bordi të dyanshëm, është e përshtatshme të vendosni kondensatorët nën mikrokontrollues, megjithatë, me një grumbull të madh dhe instalim automatik, kjo do të shkaktojë vështirësi teknike. Zakonisht, përbërësit përpiqen të vendosen në të njëjtën anë.
Rezonatori i kuarcit, burimi i orës, duhet gjithashtu të vendoset sa më afër kunjave. Tabela me një anë:
Të gjithë kërcyesit midis këmbëve të mikroqarqeve SMD duhet të jenë jashtë pikës së bashkimit:
Dhe së fundi, disa këshilla të dobishme.
