Napjainkban az elektronikai rendszerek órajel-frekvenciája több száz megahertz, a felhasznált impulzusok kezdő- és végéle a nanoszekundumos alatti tartományba esik, és a nanoszekundumos alatti pixelsebességhez jó minőségű videóáramkörök is használatosak. Ezek a nagyobb feldolgozási sebességek állandó kihívást jelentenek a mérnöki munkában. Figyelemre méltó tehát, hogyan lehet megelőzni és megoldani a csatlakozó elektromágneses interferencia problémáját.
Az áramkör rezgési sebessége felgyorsul (emelkedési/esési idő), megnő a feszültség/áram amplitúdója, és a probléma fokozódik. Ezért ma nehezebb megoldani az elektromágneses összeférhetőséget (EMC), mint korábban.
Az áramkör két csomópontja előtt a gyorsan változó impulzusáram jelenti az úgynevezett differenciális üzemmódú zajforrást. Az áramkör körüli elektromágneses tér kapcsolódhat más alkatrészekhez, és behatolhat a csatlakozási részbe. Az induktív vagy kapacitív csatolású zaj gyakori módú interferencia. A rádiófrekvenciás interferenciaáramok megegyeznek egymással, és a rendszer a következőképpen modellezhető: zajforrásból,"áldozati áramkörből" vagy"vevő" és egy hurok (általában egy hátlap). Az interferencia méretének leírására számos tényezőt használnak: a zajforrás intenzitása, az interferenciaáram körüli terület nagysága és a változás sebessége.
Így, bár az áramkörben fennáll a nemkívánatos interferencia lehetősége, a zaj szinte mindig társmodell. Miután egy kábelt csatlakoztatott a bemeneti/kimeneti (I/O) csatlakozó és a ház vagy az alaplap közé, amikor némi rádiófrekvenciás feszültség jelenik meg, néhány milliamperes RF áram elegendő lehet a megengedett kibocsátási szint túllépéséhez.
A zaj csatolása és terjedése
A közös üzemmódú zajt az ésszerűtlen tervezés okozza. Néhány tipikus ok az, hogy a különböző párokban lévő egyes vezetékek hossza eltérő, vagy az erőátviteli síktól vagy az alváztól eltérő távolságok. További ok az alkatrészek hibái, mint például a mágneses indukciós tekercsek és transzformátorok, a kondenzátorok és az aktív eszközök (például speciális integrált áramkörök (ASIC) alkalmazása).
Mágneses alkatrészek, különösen az úgynevezett"vasmag fojtó" típusú energiatároló induktorok, teljesítmény-átalakítókban használják, és mindig elektromágneses teret generálnak. A mágneses áramkörben lévő légrés egy soros áramkör nagy ellenállásának felel meg, ahol több energiát fogyasztanak. Ennek eredményeként a vasmagos fojtótekercs a ferritrúdra van feltekerve, hogy erős elektromágneses teret hozzon létre a rúd körül, és a legerősebb térerő az elektróda közelében van. A visszavezető szerkezetet használó kapcsolóüzemű tápegységben a transzformátoron egy résnek kell lennie, amely között erős mágneses tér található. A mágneses tér fenntartására legalkalmasabb elem a spirálcső, így az elektromágneses tér eloszlik a csőmag hosszában. Többek között ez az oka annak, hogy a spirális szerkezetet részesítik előnyben a nagy frekvencián működő mágneses elemeknél.
A nem megfelelő szétkapcsoló áramkörök is gyakran zavarforrásokká válnak. Ha az áramkör nagy impulzusáramot igényel, és a részleges leválasztás során nem garantálható a kis kapacitás vagy a nagyon nagy belső ellenállás igénye, akkor az áramkör által generált feszültség csökken. Ez egyenértékű a hullámossággal, vagy egyenértékű a kapcsok közötti gyors feszültségváltozásokkal. A csomag szórt kapacitása miatt az interferencia más áramkörökhöz kapcsolódhat, ami közös módú problémákat okozhat.
Ha a közös módú áram szennyezi az I/O interfész áramkört, a problémát meg kell oldani, mielőtt áthaladna a csatlakozón. Különböző alkalmazások különböző módszereket javasolnak a probléma megoldására. A videoáramkörben az I/O jelek egyvégűek, és ugyanazon a közös hurkon osztoznak. A megoldáshoz használjunk kisméretű LC szűrőt a zaj kiszűrésére. Alacsony frekvenciájú soros interfész hálózatban némi szórt kapacitás elegendő ahhoz, hogy a zajt az alsó lapra irányítsa. A differenciális hajtású interfészek, mint például az Ethernet, általában transzformátoron keresztül kapcsolódnak az I/O területhez, és a csatolást a transzformátor egyik vagy mindkét oldalán található középső leágazók biztosítják. Ezek a középső csapok egy nagyfeszültségű kondenzátoron keresztül csatlakoznak az alsó lemezhez, hogy a közös módú zajt az alsó lemezhez söntik, így a jel ne torzuljon.
Közös módú zaj az I/O területen
Nincs univerzális megoldás minden típusú I/O interfész probléma megoldására. A tervezők fő célja az áramkör jó megtervezése, és gyakran figyelmen kívül hagynak néhány egyszerűnek tartott részletet. Néhány alapvető szabály minimalizálhatja a zajt, mielőtt elérné a csatlakozót:
1) Állítsa a leválasztó kondenzátort a terhelés közelébe.
2) Az elülső és a hátsó élek gyorsan változó impulzusáramának hurokmérete legyen a legkisebb.
3) Tartsa távol a nagyáramú eszközöket (azaz az illesztőprogramokat és az ASIC-ket) az I/O portoktól.
4) Mérje meg a jel integritását, hogy biztosítsa a minimális túl- és alullövést, különösen nagy áramerősségű kritikus jelek esetén (például órák és buszok).
5) Használjon helyi szűrést, például RF-ferritet az RF interferencia elnyelésére.
6) Gondoskodjon alacsony impedanciájú lapos csatlakozásról az alaplapról, vagy egy referenciát az alaplap I/O területén. RF zaj és csatlakozók
Még ha a mérnökök a fent felsorolt óvintézkedések közül sokat meg is tesznek az RF zaj csökkentése érdekében az I/O területen, nincs garancia arra, hogy ezek az óvintézkedések kellően sikeresek lesznek a kibocsátási követelmények teljesítéséhez. Bizonyos zajok interferenciát vezetnek, vagyis közös módú áram folyik a belső áramköri lapon. Az interferencia forrása a hátlap és az áramkör között van. Ezért ennek az RF áramnak a legalacsonyabb impedanciájú úton kell átfolynia (az alsó lemez és a jelhordozó vezeték között). Ha a csatlakozó nem mutat kellően alacsony impedanciát (az alaplappal való átfedésben), az RF áram átfolyik a szórt kapacitáson. Amikor ez az RF áram átfolyik a kábelen, elkerülhetetlenül kibocsátás lép fel.
Egy másik mechanizmus a közös módú áramnak az I/O területbe való befecskendezésére a közelben lévő erős interferenciaforrások csatolása. Még néhány"pajzsolt" A csatlakozók használhatatlanok, mert az interferencia forrása a csatlakozó közelében van, például számítógépes környezetben. Ha rés van a csatlakozó és a hátlap között, az itt indukált RF feszültség ronthatja az EMC teljesítményt.
Vannak módszerek a csatlakozók árnyékolására, ujjak vagy tömítések hozzáadására. A csatlakozó átfedése a csatlakozó és a burkolat közötti rés kitöltésére szolgál. Ehhez a módszerhez bélés szükséges. A fém tömítések jobbak, ha megfelelően kezelik őket, vagyis amíg a felület nem szennyezett, amíg a kezek nem érintik vagy károsítják a tömítést, és amíg elegendő nyomás van a jó, alacsony szinten tartáshoz. -impedancia érintkező.
Egy másik módszer a csatlakozó felszerelése a csatlakozóra vagy a csatlakozó felszerelése a házra. Ekkor a maximális érintkezési felület valamivel kisebb, és a fülek méretét és rugalmasságát szigorúan ellenőrizni kell. Árnyékolt csatlakozó felszerelésekor készítsen nyílást a házon, és távolítsa el az olajat a nyílás oldalán. Óvatosan készítse el. Ha a tűrés nem megfelelő, a csatlakozó túl mélyre süllyed a burkolatban, és az átfedés megszakad. Minden EMC mérnök tudja, hogy egy" kiváló" rendszer, ennek a problémának meg kell felelnie az indítási követelményeknek, és időben ellenőrizni kell a gyártósoron. A kritikus területeken az olajra szerelt, lecsatolt vagy meggörbült tömítések meghibásodnak.
Az EMI-csatlakozót a következő okok miatt választották ki:
1) A vezetőképes habosított műanyag rendkívül puha, és a csatlakozó teljes kerületén elhelyezhető. Ez kiküszöböli a másik házzal és tömítéssel kapcsolatos problémákat.
2) A gépész a csatlakozót a rendszerváz elfogadható tűréshatárán belül szerelheti be.
3) A csatlakozó és a ház alacsony impedanciával van összekötve a jó érintkezés érdekében. A szekrényfal belső oldalán lévő bélés puhább anyagokból készülhet, ha festeni kell és maszkolási igénye van.
4) A kényszerhűtést igénylő kiviteleknél a tömítésnek lehetőleg más tulajdonsággal kell rendelkeznie: a csatlakozó és a ház fala közötti varratot tömíteni kell a légszivárgás csökkentése érdekében. Poros környezetben a tömítésnek segítenie kell a rendszer tisztán tartását.
