Dalam pembangunan mampan reka bentuk dan pembuatan IC (litar bersepadu), keterampilan beberapa masalah seperti kelewatan penghantaran isyarat dan hingar memainkan peranan dalam mempengaruhi keutuhan isyarat. Oleh itu, perhatian yang mencukupi mesti diberikan kepada masalah dalam prosesReka bentuk PCBdan aliran proses produk elektronik mesti diawasi seperti langkah percubaan pengeluaran dan pembuatan. Selain itu, reka bentuk PCB perlu menjalani beberapa penambahbaikan bagi menyelesaikan masalah ketara ini di bawah modul reka bentuk tradisional dan untuk merealisasikan aplikasi teknologi EMC (Keserasian Elektromagnet) yang munasabah. Artikel ini terutamanya membincangkan strategi aplikasi teknologi EMC dalam reka bentuk PCB untuk peranti elektronik.
Gambaran Keseluruhan dan Masalah EMC
EMC merujuk kepada sejenis keupayaan yang membolehkan peranti atau sistem beroperasi secara normal tanpa diganggu oleh gangguan elektromagnet dan tidak memberikan gangguan elektromagnet kepada mana-mana bahagian dalam persekitaran litar.
Apabila mereka bentukPCBbagi peranti elektronik, masalah gangguan isyarat biasanya timbul bersama kepelbagaian sumber gangguan isyarat. Oleh itu, semasa penghantaran isyarat, teknologi EMC dengan fungsi pengasingan, penapisan, perisai dan pembumian akan membantu meningkatkan keseluruhan tahap reka bentuk PCB.
Dalam proses penerapan teknologi EMC, bagi meningkatkan kesan aplikasi keseluruhan, kualiti komponen mesti diuji. Secara khususnya, dalam proses pembinaan sistem EMC, komponen yang menjadi tumpuan teknologi EMC mesti diuji dari segi keupayaan menahan voltan dan kapasiti melalui kaedah eksperimen. Pada masa yang sama, dalam proses pemeriksaan eksperimen, perhatian harus diberikan kepada keseluruhan masalah yang ketara dan pengendalian yang sesuai dalam proses aplikasi komponen.
Dalam reka bentuk PCB, masalah EMC utama termasuk gangguan pengaliran, gangguan crosstalk dan gangguan radiasi.
• Gangguan pengaliran
Gangguan pengaliran mempengaruhi litar lain melalui nyahgandingan plumbum dan nyahgandingan impedans mod sepunya. Sebagai contoh, hingar memasuki sistem melalui litar kuasa yang litar sokongannya akan dipengaruhi oleh hingar tersebut.
Rajah 1 menunjukkan penyahgandingan hingar melalui impedans mod sepunya. Kedua-dua Litar 1 dan Litar 2 memperoleh voltan kuasa dan gelung bumi melalui plumbum yang sama. Jika voltan pada mana-mana salah satu litar tiba-tiba perlu ditingkatkan, litar yang satu lagi akan berkurang disebabkan oleh kuasa sepunya dan impedans antara dua gelung tersebut.
• Gangguan crosstalk
Gangguan crosstalkmerujuk kepada gangguan daripada satu talian isyarat kepada talian isyarat bersebelahan, yang biasanya berlaku pada litar dan konduktor bersebelahan serta dicirikan oleh kapasitans saling dan impedans saling antara litar dan konduktor. Sebagai contoh, satu talian jalur pada PCB mempunyai isyarat aras rendah dan apabila wayar selari lebih panjang daripada 10 cm, gangguan silang akan berlaku. Oleh kerana gangguan silang boleh dicetuskan oleh medan elektrik melalui kapasitans saling, dan oleh medan magnet melalui impedans saling, masalah pertama dan paling utama ialah menentukan penyahgandingan mana yang memainkan peranan utama, penyahgandingan medan elektrik (kapasitans saling) atau medan magnet (impedans saling). Hasil darab impedans kuasa dan impedans penerima boleh dianggap sebagai rujukan, yang bergantung pada konfigurasi antara litar dan frekuensi.
|
Produk
|
Penyahgandaan Utama
|
| <3002 |
Medan magnet |
| >10002 |
Medan elektrik |
| >3002, <10002 |
Medan magnet atau elektrik |
• Gangguan radiasi
Gangguan radiasi merujuk kepada gangguan yang disebabkan oleh radiasi yang dilepaskan oleh gelombang elektromagnet bebas. Gangguan radiasi dalam PCB merujuk kepada gangguan radiasi mod biasa antara kabel dan laluan dalaman. Apabila gelombang elektromagnet menyinari talian penghantaran, masalah nyahgandingan akan timbul daripada medan elektrik ke talian dengan sumber voltan kecil teragih yang dikelaskan kepada CM (mod biasa) dan DM (mod beza). Arus CM merujuk kepada arus daripada dua plumbum yang mempunyai amplitud hampir setara dan kedudukan fasa yang setara manakala arus DM merujuk kepada arus daripada dua plumbum yang mempunyai amplitud setara tetapi kedudukan fasa yang bertentangan.
Strategi Aplikasi EMC dalam Reka Bentuk PCB Peranti Elektronik
• Perlindungan ESD (Nyahcas Elektrostatik)
Apabila mereka bentuk PCB bagi peranti elektronik, ESD memberi kesan kepada kestabilan arus yang berjalan melalui pengaliran terus atau nyahgandingan induktans, yang membawa kepada keperluan perlindungan ESD untuk memenuhi keperluan pembangunan produk elektronik. Pereka PCB bagi peranti elektronik mesti memastikan teknologi EMC diintegrasikan dalam proses reka bentuk PCB peranti elektronik. Iaitu, dalam proses membangunkan produk elektronik baharu, lubang bersalut tembus hendaklah diletakkan pada PCB dan dalam proses reka bentuk lubang bersalut tembus, litar luar pada sarung logam hendaklah disambungkan dengan litar dalaman dan skru penetap perlu dipasang pada sambungan tersebut. Matlamat utama adalah untuk mewujudkan persekitaran equipotensial dalam-luar yang sangat baik bagi mengelakkan berlakunya ESD yang akan menyebabkan kegagalan litar. Sebagai contoh, sesetengah jenis peranti elektronik menekankan penggunaan teknologi EMC dan 6 lubang bersalut tembus hendaklah disusun bagi memastikan sambungan yang sangat baik antara litar dalaman dan penutup LCD supaya reka bentuk PCB keseluruhan telah dipertingkatkan dengan ketara. Selain itu, jenis peranti elektronik ini menyusun komponen perlindungan ESD pada tempat input dan output isyarat dan gelang elektrostatik telah dipasang padanya bagi mengelakkan berlakunya ESD yang mungkin mengurangkan kestabilan operasi litar.
• Konfigurasi Kapasitor Nyahganding
Dalam proses reka bentuk PCB bagi peranti elektronik, sistem kuasa memainkan peranan penting dalam mempengaruhi integriti isyarat, maka penerapan teori EMC mesti diberi penekanan. Dalam proses konfigurasi kapasitor nyahganding, operasi litar boleh disimulasikan, di mana fenomena gangguan hingar dapat dikuasai supaya masalah hingar dapat dikawal dengan berkesan. Pada masa yang sama, dalam proses konfigurasi kapasitor nyahganding, juruteknik dikehendaki memeriksa dengan ketat terminal input kapasitans penapis kuasa yang perlu dikekalkan dalam julat 10 hingga 100F bagi memenuhi syarat teknologi EMC. Selain itu, frekuensi sistem perlu dikawal kurang daripada 15MHz untuk meningkatkan tahap aplikasi peranti elektronik dan konfigurasi kapasitor nyahganding hendaklah diletakkan pada kedudukan cip bersepadu.
• Reka Bentuk Terma
Reka bentuk termaadalah salah satu unsur paling penting yang mempengaruhi prestasi peranti elektronik. Di bawah pengaruh sinaran haba dan pengudaraan, jarak antara komponen dan sumber haba mesti dikawal dalam julat piawai dan tahap haba komponen mesti diperiksa dari semasa ke semasa dalam proses pemasangan komponen seperti kapasitor. Selain itu, apabila memasang komponen berkuasa tinggi, pastikan untuk meletakkan komponen tersebut di bahagian atas PCB supaya reka bentuk terma terbaik dapat dijalankan untuk meningkatkan tahap keseluruhan reka bentuk PCB.
• Reka Bentuk Panjang dan Lebar Garisan
Dalam proses reka bentuk EMC bagi PCB peranti elektronik, lebar dan panjang talian mempunyai hubungan langsung dengan kecekapan penghantaran isyarat. Pereka PCB perlu memberi perhatian khusus kepada kesan lengahan penghantaran, berdasarkan mana reka bentuk litar terbaik dapat dicapai. Kesan induktans jejak bercetak menyebabkan gangguan dan panjang jejak bercetak adalah berkadar terus dengan kesan gangguan, jadi jejak bercetak hendaklah dikawal dalam keadaan pendek dan lebar untuk memenuhi keperluan pembangunan peranti elektronik baharu. Sebagai contoh, dalam proses pembangunan sesetengah jenis peranti elektronik, reka bentuk panjang dan lebar talian diambil kira sepenuhnya supaya pin ke-9 XIN bagi EM78860 diletakkan pada kedudukan osilator dan jejak pada kedudukan DL16521 dikekalkan pendek, yang semuanya meningkatkan tahap keseluruhan reka bentuk EMC. Oleh itu, adalah amat perlu untuk menekankan pengilmiahan dan perasionalan panjang dan lebar talian bagi memenuhi sepenuhnya keperluan pembangunan peranti elektronik baharu.
Berdasarkan perkembangan pesat peranti elektronik, reka bentuk PCB semakin memberi lebih perhatian kepada kecekapan tinggi dan kestabilan PCB, yang membawa kepada penekanan terhadap peranan teknologi EMC. Masalah utama yang berkaitan dengan teknologi EMC perlu ditangani dari perspektif reka bentuk panjang dan lebar laluan, konfigurasi kapasitor nyahganding dan ESD bagi mencapai kesan reka bentuk yang terbaik, yang seterusnya akan mendorong perkembangan ketara dalam reka bentuk peranti elektronik.
