Комплексное руководство по защите от помех при проектировании печатных плат
 

Комплексное руководство по защите от помех при проектировании печатных плат

Принципы проектирования для обеспечения помехозащищенности при разработке печатных плат

1. Разводка земли:

  1. Разделяйте цифровую землю и аналоговую землю.
  2. Шина земли должна быть как можно толще, обеспечивая пропускание тока, превышающего допустимый на плате, минимум в 3 раза. Обычно ширина составляет 2-3 мм.
  3. По возможности замыкайте шину земли в кольцо, чтобы уменьшить разницу потенциалов на земле.

2. Разводка питания:

  1. Подбирайте ширину проводников в зависимости от величины тока.
  2. Направление линий питания и земли должно совпадать с направлением передачи данных.
  3. На вход питания печатной платы следует подключить развязывающий конденсатор емкостью 10-100 мкФ.

3. Размещение развязывающих конденсаторов:

  1. Выводы развязывающего конденсатора не должны быть слишком длинными, особенно у высокочастотных байпасных конденсаторов.
  2. На вход питания платы параллельно подключается электролитический конденсатор емкостью 10-100 мкФ. Желательно использовать конденсаторы емкостью более 100 мкФ.
  3. Между Vcc и GND каждого интегрального микросхемы размещается керамический конденсатор емкостью 0,01-0,1 мкФ. Если места недостаточно, на каждые 4-10 микросхем устанавливают один танталовый конденсатор емкостью 1-10 мкФ.
  4. Для устройств с низкой устойчивостью к шумам и значительными изменениями тока рекомендуется использовать развязывающие конденсаторы между Vcc и GND.
  5. На вывод «RESET» микроконтроллера подключается развязывающий конденсатор емкостью 0,01 мкФ.

печатных плат

4. Размещение компонентов:

  1. Входные выводы генераторов тактовых импульсов, кварцевых резонаторов и процессоров должны располагаться как можно ближе друг к другу и подальше от других низкочастотных устройств.
  2. Цепи с малым током и цепи с большим током следует располагать вдали от логических схем.
  3. На печатной плате устройства с высоким тепловыделением должны находиться в верхней части.

5. Разделение линий питания, переменного тока и сигнальных линий:

Линии питания и переменного тока должны быть разведены отдельно от сигнальных линий, по возможности на разных платах.

6. Другие принципы:

  1. Длина адресных линий должна быть одинаковой и минимально возможной.
  2. Подключение подтягивающих резисторов около 10 кОм к шине данных способствует защите от помех.
  3. На противоположных сторонах платы проводники следует разводить перпендикулярно, чтобы уменьшить взаимные помехи.
  4. Емкость развязывающих конденсаторов определяется по формуле: C = 1/F, где F — частота передачи данных.
  5. Неиспользуемые выводы соединяются с Vcc через подтягивающий резистор (около 10 кОм) или объединяются с используемыми выводами.
  6. Тепловыделяющие компоненты (например, мощные резисторы) должны быть расположены вдали от компонентов, чувствительных к температуре (например, электролитических конденсаторов).
  7. Полное декодирование устойчивее к помехам, чем линейное.

Для подавления помех от мощных устройств на цифровые схемы микроконтроллеров и от цифровых схем на аналоговые цепи рекомендуется использовать высокочастотные дроссели.

7. Развязывающие конденсаторы:

Развязывающие конденсаторы между питанием и землей интегральной схемы выполняют две функции:

  1. Хранение энергии.
  2. Блокировка высокочастотных шумов.

Типичное значение развязывающего конденсатора в цифровых цепях — 0,1 мкФ. Для шумов выше 40 МГц используют конденсаторы емкостью 1-10 мкФ.

8. Опыт борьбы с шумами и электромагнитными помехами:

  1. Используйте последовательные резисторы для уменьшения скорости переключения краев сигналов.
  2. Обведите область тактового генератора землей.
  3. Тактовые линии, перпендикулярные линиям ввода-вывода, создают меньше помех.
  4. Избегайте прокладки проводников под кварцевыми резонаторами и шумочувствительными компонентами.
  5. При необходимости добавляйте ферритовые фильтры.

Проектирование с учетом помехозащищенности улучшит надежность работы схем и позволит избежать сбоев в условиях реальных помех.

Опубликовать ответ

Ваш адрес электронной почты не будет обнародован. Обязательное поле помечено *