16.11.2014 Views

PCB i EMC - LEDA

PCB i EMC - LEDA

PCB i EMC - LEDA

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

6/17/2011<br />

Projektovanje štampanih<br />

ploča<br />

1<br />

1


6/17/2011<br />

Terminologija:<br />

• U elektronskim sistemima, tačka<br />

referentnog potencijala naziva‚se masa.<br />

Zabuna izmedju "uzemljenja" i "mase" se<br />

može izbeći ako razmotrimo primer<br />

aviona, čiji električni sistem ima tačku<br />

mase za referentni napon, tj. tačku koja<br />

očigledno nije vezana ni za jedno<br />

uzemljenje. Ovde reč "uzemljenje"<br />

koristimo za vezu sa zemljom i "masa" za<br />

centralnu referentnu vezu.<br />

2<br />

2


6/17/2011<br />

digitalna i analogna masa<br />

bypass<br />

kondenzator<br />

linije za napajanje<br />

naponski<br />

regulator<br />

kola sa<br />

probojnim<br />

rupama<br />

SMD<br />

kućišta<br />

kola<br />

- ulazi<br />

- izlazi<br />

- napajanje i masa<br />

- strujni pikovi<br />

- preslušavanja<br />

osnovna petlja<br />

karakteristična linija<br />

oscilator<br />

višeslojna<br />

štampana<br />

ploča<br />

3<br />

3


6/17/2011<br />

4<br />

4


6/17/2011<br />

Napajanje neidealnim vezama:<br />

a) Paralelno napajanje:<br />

Kolo za<br />

napajanje<br />

1 2 3<br />

I 1<br />

=1µA<br />

I 2<br />

=1mA<br />

I 3<br />

=100mA<br />

R x<br />

=3mΩ R x<br />

=3mΩ R x<br />

=3mΩ<br />

300µV 600µV 900µV<br />

5<br />

5


6/17/2011<br />

• Otpornik na slici odgovara nenultoj<br />

otpornosti žice, i u ovom slučaju odgovara<br />

dužini od 15cm dužine bakarne žice. Slika<br />

(a) pokazuje da donji krajevi modula - kola<br />

nisu na potencijalu 0V. Struja modula 3<br />

(100 mA), na svom putu do izvora<br />

prouzrokuje pad napona od 600 µV na<br />

masi kola 2 i 300 µV na masi kola 1.<br />

Zanemarili smo efekte struja i .<br />

6<br />

6


6/17/2011<br />

Napajanje neidealnim vezama:<br />

b) Radijalan ili zvezdast način raspodele eliminiše akumulativne<br />

efekte povratnih struja<br />

Kolo za<br />

napajanje<br />

3mΩ<br />

1 2 3<br />

3nV 6µV 900µV<br />

6mΩ<br />

9mΩ<br />

7<br />

7


6/17/2011<br />

Napajanje neidealnim vezama:<br />

c) Kolo 3 je povezano sa bližim izvorom napajanja da bi se izbegla<br />

otpornost duge žice<br />

Kolo za<br />

napajanje<br />

1<br />

1 2 3<br />

Kolo za<br />

napajanje<br />

2<br />

8<br />

8


6/17/2011<br />

Napajanje analogno-digitalnih kola:<br />

Kolo za<br />

napajanje<br />

Analogno<br />

kolo 1<br />

Analogno<br />

kolo 2<br />

Analogno -<br />

digitalni<br />

konvertor<br />

Digitalno kolo<br />

Analogna masa<br />

Digitalna masa<br />

9<br />

9


6/17/2011<br />

Napajanje analogno-digitalnih kola:<br />

Napajanje GND<br />

analognih kola<br />

GND<br />

Napajanje<br />

logičkih kola<br />

+15V -15V<br />

+5V<br />

Analogni<br />

signal<br />

Analogno<br />

kolo<br />

Digitalno kolo<br />

Digitalni<br />

signal<br />

Analogni<br />

povratni<br />

signal<br />

Digitalni<br />

povratni<br />

signal<br />

10<br />

10


6/17/2011<br />

Izvori radio-frekventnih smetnji<br />

1. Šum koji nastaje na ulazno-izlaznim (I/O)<br />

pinovima integrisanih kola (IC) zato što oblast<br />

na kojoj se nalaze linije koje povezuju<br />

integrisana kola formiraju jednu veliku antenu<br />

(osnovne veze)<br />

2. Sistem za napajanje kojeg čine naponski<br />

regulator, bypass kondenzator i linije za<br />

napajanje. Sve ove “komponente” predstavljaju<br />

izvore i ponore radio-frekventne energije u<br />

sistemu.<br />

3. Kolo oscilatora koje predstavlja izvor<br />

periodičnih impulsa. Na izlazu ovoga kola,<br />

osnovnoj frekvenciji pridodaju se i harmonici<br />

viših frekvencija.<br />

11<br />

11


6/17/2011<br />

Smetnje:<br />

Dva glavna faktora koji utiču na RF-energiju<br />

su amplituda i perioda prekidačkog<br />

signala: frekvencija prekidanja, odnos<br />

impuls pauza, trajanje prednje i zadnje<br />

ivice, sadržaj šuma i naponski nivo.<br />

Šum se generiše na različite načine:<br />

refleksijom linija na štampanom kolu,<br />

preslušavanjem, uz pomoć strujnih pikova,<br />

istovremenim prekidanjem, itd.<br />

12<br />

12


6/17/2011<br />

Ponašanje digitalnih kola:<br />

I<br />

V dd /2<br />

V dd<br />

V<br />

13<br />

13


6/17/2011<br />

Strujni pikovi:<br />

• Strujni pikovi i predstavljaju jedan od<br />

najznačajnih uzroka EM interferencije<br />

(meñudejstvo). Podsetimo se da svaki put kada<br />

izlaz menja stanje, odgovarajući strujni impuls<br />

teče duž linija napajanja. Pomenute veze vode<br />

se više ili manje direktnom trasom od modula do<br />

centralnog izvora napajanja. Problem se<br />

(pojačava) pogoršava kada izlazi jednog<br />

integrisanog kola menjaju stanje sa velikom<br />

brzinom ponavljanja, kao što je slučaj na<br />

linijama koje povezuju procesor sa njegovom<br />

odgovarajućom memorijom.<br />

14<br />

14


6/17/2011<br />

Šum na ulazno-izlaznim pinovima<br />

integrisanih kola<br />

• Najkritičniji pinovi su ulazno-izlazni pinovi<br />

integrisanih kola jer povezivanjem tih pinova<br />

sa linijama za napajnje i sa linijama za<br />

signale na štampanoj ploči formira se velika<br />

antena.<br />

• Šum koji nastaje usled rada timer-a unutar<br />

integrisanog kola, usled jednovremenog<br />

prekidanja, usled preslušavanja unutar njega<br />

ili usled pojave raznih strujnih pikova,<br />

pojavljuje se kao šum na izlaznim i ulaznim<br />

pinovima kao i na pinovima za napajanje i za<br />

umasivanje.<br />

15<br />

15


6/17/2011<br />

Mere za minimizovanje šuma na<br />

pinovima, (1):<br />

Pri projektovanju čipa i kućišta treba uraditi sledeća<br />

poboljšanja da bi se dobilo IC koje ima minimalni<br />

šum na svojim pinovima:<br />

• redukovati induktivnost kućišta - SOIC (Small-<br />

Outline Integrated Circuit) kola su bolja od kola sa<br />

probojnim rupama<br />

• glatka ivica izlaznog signala - koristiti komponente<br />

sa kontrolom izlazne ivice (OEC, Output Edge<br />

Control)<br />

• minimizovati kapacitivnost opterećenja - smanjiti<br />

struju opterećenja po komponenti<br />

• eliminisati šum prekidanja - koristiti kondenzatore za<br />

premošćenje, poboljšana kućišta, izbeći<br />

nedefinisane ulazne napone<br />

• minimizovati snagu izlaznih signala - npr. korisiti<br />

AHC (Advanced High speed CMOS) umesto ACL<br />

(Advanced CMOS Low power)<br />

16<br />

16


6/17/2011<br />

Mere za minimizovanje šuma na<br />

pinovima, (2):<br />

U praksi može se preporučiti odvajanje<br />

(decoupling) napona napajanja vezivanjem<br />

keramičkog kondenzatora Cb = 100 nF , blizu<br />

integrisanog kola.<br />

Kod digitalnih sistema ova tehnika se pokazala<br />

efektivnom i za obezbeñivanje da sa<br />

promenama opterećenja, koje se mogu<br />

očekivati, ne doñe do nedopustivih promena<br />

napona napajanja.<br />

Ovo će meñutim rezultovati u vrlo<br />

ograničenom smanjenju elektromagnetne<br />

interferencije.<br />

17<br />

17


6/17/2011<br />

Kolo sa parazitnim komponentama:<br />

18<br />

18


6/17/2011<br />

Parazitne komponente:<br />

Posebne parazitne vrednosti pakovanja:<br />

• Induktansa izvoda pakovanja<br />

Lp = 5 ... 30 nH<br />

• Kapacitivnost izvoda pakovanja<br />

Cp = 1,5 ... 3 pF<br />

• Omska otpornost izvoda pakovanja<br />

Rp = 0,1 ohm<br />

19<br />

19


6/17/2011<br />

Kolo sa parazitnim komponentama:<br />

20<br />

20


6/17/2011<br />

Parazitne podužne komponente:<br />

Od priključaka napajanja Vcc i Gnd integrisanog<br />

kola, napravljena je veza do bloking<br />

kondenzatora Cb.<br />

Vrednosti komponenata impendanse po jedinici<br />

dužine su:<br />

• Induktansa po jedinici dužine L' = 5 nH/cm<br />

• Kapacitivnost po jedinici dužine C' = 0,8 pF/cm<br />

• Otpornost po jedinici dužine R' = 0,01 ohm/cm<br />

21<br />

21


6/17/2011<br />

Kolo sa parazitnim komponentama:<br />

22<br />

22


6/17/2011<br />

Ekvivalentno kolo Cb:<br />

• Linija napajanja zatim doseže prvi bloking<br />

kapacitet Cb, čije je ekvivalentno kolo<br />

napravljeno kao što sledi:<br />

• Cb = 100 nF (tipična vrednost)<br />

• Induktansa izvoda Lb = 2 nH (SMD<br />

pakovanje)<br />

• Otporni gubici Rb = 0,2 ohm<br />

23<br />

23


6/17/2011<br />

Kolo sa parazitnim komponentama:<br />

24<br />

24


6/17/2011<br />

Ekvivalentna šema dalje ...<br />

Zatim, odvedena je duga linija (l = 5 cm) do sledećeg<br />

bloking kapaciteta; ova linija i kondenzator mogu se<br />

predstaviti istim ekvivalentnim kolom kao što je gore<br />

pomenuto.<br />

• Induktansa Ln = 5 mH<br />

• Kapacitivnost Cn = 0,1 mF<br />

• Otpornost Rn = 50 ohm.<br />

25<br />

25


6/17/2011<br />

Sve neidealnosti predstavljaju<br />

parazitne efekte koje treba razmotriti pri<br />

projektovanju štampane ploče!<br />

26<br />

26


6/17/2011<br />

Svaka struja koja teče u liniji generiše<br />

struju iste veličine u odgovarajućoj<br />

povratnoj liniji. Ova linijska petlja formira<br />

antenu koja je sposobna da zrači<br />

elektromagnetnu energiju čija je veličina<br />

odreñena amplitudom struje, frekvencijom<br />

ponavljanja signala i geometrijskom<br />

oblašću strujne petlje.<br />

27<br />

27


6/17/2011<br />

Osnovne petlje:<br />

28<br />

28


6/17/2011<br />

Strujni putevi u elektronskom<br />

sistemu:<br />

29<br />

29


6/17/2011<br />

Petlja koju čine linije napajanja:<br />

• Linije napajanja, koje u primeru koji je ovde prikazan<br />

formiraju petlje A-C-D-B i A-E-F-B. Energija potrebna<br />

sistemu za rad predaje mu se preko ovih linija. S<br />

obzirom da potrošnja kola nije konstantna, već zavisi od<br />

trenutnog stanja, sve frekventne komponente koje se<br />

generišu u pojedinačnim delovima sistema pojavljuju se<br />

na ovim linijama.<br />

• Važan faktor u ovom smislu je "blocking" kondezator<br />

Cb. Zbog relativno visoke impendanse linija napajanja,<br />

obično reda 100 Ohm, brze promene struje ne mogu se<br />

potisnuti na putu i ova funkcija se otuda mora ostvariti<br />

pomoću Cb.<br />

30<br />

30


6/17/2011<br />

Signalne petlje:<br />

• Dodatne petlje formiraju se signalnim i kontrolnim<br />

linijama (L-M-F-D i N-Q-P-F). Oblast koju zatvaraju ove<br />

linije obično je mala ako se ne uzimaju u obzir linije koje<br />

vode izvan sistema.<br />

• S druge strane ovim linijama se često prenose signali<br />

visoke frekvencije - kao na primer izmeñu<br />

mikroračunara i memorije - i pažnja mora biti posvećena<br />

i ovim signalnim i kontrolnim linijama.<br />

31<br />

31


6/17/2011<br />

Petlja kola oscilatora:<br />

• Kolo oscilatora, zajedno sa njegovim spoljašnjim<br />

komponentama koje odreñuju frekvenciju, formira<br />

dodatnu petlju (G-H-J-K).<br />

• Obično se najviše učestanosti nalaze u ovoj tački.<br />

• Zbog ovog razloga, posebna pažnja mora se posvetiti i<br />

projektovanju ovog kola (da bi se izbegli nepotrebni<br />

naponi interferencije) i trasiranju veza (da bi se<br />

minimizirale efektivne oblasti antena).<br />

32<br />

32


6/17/2011<br />

• Stepen zračenja koje proizvodi jedan<br />

elektronski sistem je proporcionalan<br />

efikasnosti njegove radijacione antene - ili<br />

veličini osnovnih petlji koje formiraju te<br />

antene. Antene ili petlje formiraju se od<br />

linija za napajanje, linija signala, od<br />

komponenata, od postolja za komponente,<br />

od konektora.<br />

33<br />

33


6/17/2011<br />

• Svaka ivica signala poslata iz µP ka<br />

drugom čipu predstavlja jedan strujni<br />

impuls. Taj impuls ide do prijemne<br />

komponente i napušta tu komponentu na<br />

pinu za masu. Zatim se impuls vraća,<br />

putem linije mase, nazad do pina mase na<br />

µP-u. Dakle impuls putuje kroz petlju i<br />

vraća se do izvora signala.<br />

34<br />

34


6/17/2011<br />

Petlje (1):<br />

• Bilo koji naponski šum kao i odgovarajuća<br />

struja će putovati linijom najmanje<br />

impedanse da bi se vratio na mesto gde je<br />

bio generisan.<br />

• Petlja može biti signal i njegova povratna<br />

linija, petlja nastala premošćenjem izmeñu<br />

linije za napajanje i linije za masu zajedno sa<br />

aktivnom komponentom unutar µP, petlju<br />

mogu da čine i oscilator, naponski regulator<br />

ili generator za napajanje i bypass<br />

kondenzatori.<br />

35<br />

35


6/17/2011<br />

Petlje (2):<br />

• Ostale komplikovanije petlje su petlje koje se<br />

zatvaraju kroz vazduh. Na primer, sam kristal<br />

oscilatora emituje elektromagnetno zračenje,<br />

i to može indukovati odgovarajući šum<br />

unutar žice-linije koja se nalazi u blizini. Tada<br />

ta žica-linija sadrži šum koji može indukovati<br />

novi šum u petlji oscilatora. Ovo sada dovodi<br />

do toga da se ovaj šum pridodaje šumu<br />

samog kristala oscilatora.<br />

36<br />

36


6/17/2011<br />

Antena koja emituje radio-frekventni<br />

šum:<br />

Fluks elektromagnetnog polja:<br />

F<br />

= k ⋅ I ⋅ A ⋅ 1 sin ϑ r<br />

37<br />

37


6/17/2011<br />

Uticaj veličine petlje:<br />

Petlje i dipoli predstavljaju antenu. Što je<br />

veličina petlje veća, to je veća njena<br />

efikasnost kao emitora zračenja.<br />

Efikasnost zračenja raste do 1/4 talasne dužine<br />

posmatranog elektromagnetnog talasa.<br />

Geometrijski, to znači da veća petlja jače<br />

zrači, a ovo važi sve dok obe stranice petlje<br />

ne dostignu 1/4 talasne dužine<br />

(za elektromagnetno zračenje frekvencije<br />

1MHz, λ/4=75m; za elektromagnetno zračenje<br />

frekvencije 300MHz, λ/4=25cm)<br />

38<br />

38


6/17/2011<br />

Da bi se minimizovala emitovana i<br />

prijemna elektromagnetna smetnja,<br />

veličina petlje treba da bude što manja.<br />

39<br />

39


6/17/2011<br />

Skratiti veze:<br />

Većina metoda koje su efektivne po ceni i<br />

tehnički efektivne sastoji se prosto od držanja<br />

kritičnih linija što je moguće kraćim, imajući na<br />

umu sledeće prioritete:<br />

• Taktne (clock) linije<br />

• Adresne linije nižeg reda (niži deo adresnih<br />

linija) izmeñu procesora i memorije<br />

• Linije podataka izmeñu procesora i memorije<br />

Ovo znači da sva integrisana kola, izmeñu kojih<br />

je potrebno menjati informacije na visokim<br />

učestanostima, treba da se nañu što je moguće<br />

bliže jedno drugom da bi se dužina linija učinila<br />

što kraćom. Ovo naročito važi za linije koje idu<br />

izmeñu mikroprocesora i memorije sa kojom je<br />

povezan.<br />

40<br />

40


6/17/2011<br />

Napajanje i umasivanje, problem 1<br />

• Postavljanje linija za napajanje pri projektovanju<br />

štampanog kola je veoma bitno da bi se dobio<br />

sistem koji je elektromagnetno kompatibilan, tj. da bi<br />

se dobio sistem koji minimalno emituje<br />

elektromagnetno zračenje i koji ima veoma malu<br />

osetljivost na to zračenje.<br />

• Jedina promenljiva struja koja može da protiče kroz<br />

linije za napajnje štampanog kola je struja koja treba<br />

da protiče kroz bypass kondenzator.<br />

• Visoko-frekventna struja koja se koristi unutar<br />

pojedinih integrisanih kola treba da se dobija ne od<br />

ureñaja za napajanje već od bypass kondenzatora.<br />

41<br />

41


6/17/2011<br />

42<br />

42


6/17/2011<br />

Uticaj impedanse linije mase:<br />

• Kako je zajednička linija masa najčešće linija kojom<br />

se struje vraćaju ka izvorištu, osnovni zadatak bilo<br />

koje linije koja prenosi radio-frekventnu energiju je<br />

da obezbedi što je moguće manju impedansu linije i<br />

da ta linija ako je moguće ne generiše dodatni šum.<br />

Ovaj uslov će biti u najvećoj mogućoj meri ispunjen<br />

ako su putanje za napajanje, odnosno za masu, što<br />

je moguće veće površine.<br />

• Kod dvoslojnih štampanih kola odnos izmeñu dužine<br />

i širine ne bi trebalo da preñe odnos 3:1.<br />

• Masa u obliku rešetke za digitalna kola može<br />

obezbediti povratne puteve niske impedanse na<br />

dvoslojnoj štampanoj ploči i ne zahteva dodatne<br />

troškove.<br />

43<br />

43


6/17/2011<br />

Meñusobni položaj linija mase i<br />

napajanja:<br />

Linije za napajanje moraju biti smeštene<br />

tačno iznad (ispod) ili do linija mase, gde god<br />

je to moguće.<br />

Linije za napajanje najčešće sadrže veliki<br />

deo visoko-frekventnog šuma u digitalnim<br />

sistemima. Zato smeštanjem linija za<br />

napajanje tačno iznad ili ispod linija mase<br />

dobijaju se linije sa minimalnom<br />

impedansom kao i sa minimalnom oblašću<br />

koju zahvata odgovarajuća petlja, a koja<br />

emituje elektromagnetne smetnje.<br />

Smeštanje ovih dveju linija jedne do druge<br />

predstavlja najbolju alternativu.<br />

44<br />

44


6/17/2011<br />

Linija mase ispod integrisanog kola:<br />

• Oblast linije mase koja se nalazi ispod<br />

integrisanog kola upija RF šum koji emituje<br />

to kolo. Ta oblast obezbeñuje malu<br />

induktivnost putanje kao i malu veličinu<br />

oblasti petlje koja emituje smetnje. Ta masa<br />

(koja treba da se nalazi ispod integrisanog<br />

kola) treba da bude povezana sa masom<br />

samog integrisanog kola i sa masom bypass<br />

kondenzatora.<br />

45<br />

45


6/17/2011<br />

Uklanjanje šuma dodacima:<br />

• Kao dodatak, mogu se ugraditi i<br />

odgovarajući filtri, kao što su feriti i razne<br />

induktivnosti, koje veoma često mogu<br />

značajno redukovati šum u linijama za<br />

napajanje.<br />

• π filtar se može priključiti na Vcc pin.<br />

• Smeštanjem ferita veoma blizu pinova<br />

integrisanih kola umanjuje se šum koji se<br />

može pojaviti u linijama štampanih kola.<br />

46<br />

46


6/17/2011<br />

Napajanje i umasivanje, problem 2:<br />

Najbolja aproksimacija mase u obliku površine na dvoslojnoj štampi<br />

je masa u obliku rešetke.<br />

47<br />

47


6/17/2011<br />

Uputstva:<br />

Da bi se postigla izvesna poboljšanja u smislu elektromagnetne<br />

kompatibilnosti, treba se pridržavati sledećih uputstava pri<br />

projektovanju i izvoñenju linija mase:<br />

• Posebnu pažnju treba obratiti na izradu rupa i useklina. One<br />

prekidaju površinu mase i na taj način formiraju oblasti petlji<br />

koje predstavljaju potencijalne emitere šuma.<br />

• Izbegavati umetanje linija po sredini štampane ploče i u sredinu<br />

površine mase (slučaj A na gornjoj slici). Ako su te linije<br />

neophodne bolje ih je postavititi na ivici površine mase (slučaj<br />

B na istoj slici).<br />

• Pri pravljenju rupa za podnožja ili za konektore na površini<br />

mase, bolje je ostaviti izvestan prostor izmeñu svaka dva pina<br />

(slučaj D). Prekidanje ravni mase sa više manjih rupa (slučaj D)<br />

je mnogo bolji nego umetanje jednog velikog slota (slučaj C).<br />

• Kada je potrebno razdvajanje dve površi mase, recimo digitalne<br />

mase i mase za napajanje, treba proveriti da li su signalne linije,<br />

koje su vezane za integrisano kolo u potpunosti smeštene<br />

iznad digitalne mase. Ako su te linije locirane iznad mase za<br />

napajanje, to može stvoriti izvesne probleme zato što ta masa<br />

ne minimizira petlje za emisiju zračenja digitalnih signala.<br />

48<br />

48


6/17/2011<br />

Napajanje i umasivanje, problem 3:<br />

Razvoñenje napajanja:<br />

Oblik zvezde Oblik višestruke Oblik rešetke<br />

tačke<br />

Oblik ravni<br />

49<br />

49


6/17/2011<br />

Primena raznih oblika veza:<br />

Oblik<br />

zvezde<br />

Oblik veze<br />

Oblik<br />

višestr.<br />

tačke<br />

Oblik<br />

rešetke<br />

Oblik ravni<br />

V dd<br />

GND<br />

Linije za<br />

napajanje analogne dobro slabo...do<br />

bro<br />

slabo osrednje dobro<br />

Signalne<br />

linije<br />

Linije za digitalne osrednje slabo osrednje dobro dobro digitalne dobro slabo / / /<br />

analogne dobro slabo / / /<br />

50<br />

50


6/17/2011<br />

Veze analognih i dig. signala:<br />

• Na štampanim pločama gde dolazi do<br />

mešanja analognih i digitalnih signala, oni<br />

(analogni i digitalni signali) meñusobno<br />

treba da budu odvojeni, i povezani jedino<br />

u jednoj tački niske impedanse koja je<br />

vezana za masu. Ovako projektovan<br />

sistem će onemogućiti uticaj šuma koji<br />

potiče od digitalnih signala na osetljive<br />

analogne linije.<br />

51<br />

51


6/17/2011<br />

Masa digitalnog i analognog dela:<br />

• Digitalne mase bi trebalo projektovati da<br />

visoko-frekventne signale vraćaju nazad<br />

kroz linije male impedanse,<br />

• a analogne mase bi trebalo tako<br />

isprojektovati da nisko-frekventne ili<br />

jednosmerne struje vraćaju do njihovih<br />

izvorišta preko linija male impedanse.<br />

52<br />

52


6/17/2011<br />

Veza mase kod digitalnog dela:<br />

• Za digitalne signale, mase u obliku ravni ili<br />

alternativno u obliku rešetke obezbeñuju povratnu<br />

putanju niske impedanse za visoko-frekventni šum.<br />

• Za razliku od šeme u obliku zvezde, masa u obliku<br />

rešetke (ravni) je najbolja kako u smislu redukcije RF<br />

šuma, tako i u smislu cene koštanja.<br />

53<br />

53


6/17/2011<br />

Veza mase kod analognog dela:<br />

• Za analogna kola šema oblika zvezde je često bolja<br />

jer se tako izbegava stvaranje petlji na ploči.<br />

• Spajanje u jednu tačku u obliku zvezde (paralelno<br />

vezivanje) ili spajanje u više tačaka (redno vezivanje)<br />

obezbeñuje čistiju struju u povratnoj grani.<br />

• Veza oblika zvezde je najbolja jer se ne stvaraju<br />

zatvorene petlje, ali je skuplja za realizaciju na<br />

štampanoj ploči.<br />

• Veza oblika višestruke tačke je manjeg kvaliteta u<br />

smislu generisanja šuma od prethodne veze, ali je<br />

zato jednostavnija za realizaciju. Zbog toga se veza<br />

oblika zvezde češće koristi za kola visoke snage koja<br />

su veoma podložna šumu.<br />

54<br />

54


6/17/2011<br />

Raspored komponenata na<br />

štampanoj ploči, (1)<br />

Odreñivanje rasporeda komponenata na štampanoj<br />

ploči je prvi korak pri projektovanju sistema u smislu<br />

elektromagnetne kompatibilnosti (<strong>EMC</strong>).<br />

• Postupak odreñivanja rasporeda se sastoji u tome<br />

da se posebno za analogne, posebno za digitalne i<br />

posebno za komponente koje stvaraju šum odredi<br />

zaseban prostor ali tako da se obezbedi i mesto za<br />

masu.<br />

• Komponente moraju biti tako postavljene da se<br />

obezbedi minimalno prostiranje signala koji stvaraju<br />

elektromagnetnu smetnju kao što su signali iz<br />

timera, iz napajanja, iz upravljačkih signala.<br />

55<br />

55


6/17/2011<br />

Raspored komponenata na<br />

štampanoj ploči, (2)<br />

• Brza integrisana kola moraju biti smeštena blizu kola<br />

za napajanje, ali što dalje od sporih kola, a još dalje<br />

od analognih komponenata.<br />

• Na ovaj način obezbeñuje se da visoko frekventna<br />

logika ne zagañuje ostale signale na ploči<br />

elektromagnetnim šumom. U tom smislu, posebno<br />

treba obratiti pažnju na oscilator koji treba da je<br />

smešten što dalje od analognih kola, sporo<br />

promenljivih signala i konektora.<br />

56<br />

56


6/17/2011<br />

Raspored komponenata na<br />

štampanoj ploči:<br />

57<br />

57


6/17/2011<br />

Uputstvo za rasporeñivanje:<br />

Dakle pri projektovanju štampane ploče treba voditi<br />

računa o sledećem:<br />

• Visoko-frekventna integrisana kola treba smestiti<br />

pored kola za napajanje, što dalje od niskofrekventnih<br />

komponenti, a još dalje od analognih<br />

komponenti;<br />

• Oscilatore treba smestiti daleko od analognih kola,<br />

sporo-promenljivih signala i konektora;<br />

• Masu treba isprojektovati tako da bude u obliku<br />

rešetke ili u obliku ravni, a da bude smeštena izmeñu<br />

integrisanih kola, naponskog regulatora i Vdd ulaza,<br />

a kućište treba vezati za tu masu;<br />

• Integrisana kola treba smestiti blizu naponskog<br />

regulatora, a naponski regulator blizu mesta gde se<br />

Vdd dovodi na štampanu ploču;<br />

• Tačke gde se vezuju kablovi na ploči ne treba<br />

postavljati blizu oscilatora ili visoko-frekventnih<br />

komponenata.<br />

58<br />

58


6/17/2011<br />

Kablovi i konektori, (1):<br />

• Projektovani sistem na štampanoj ploči vezuje se sa<br />

nekim drugim kolom, ili procesorom, ili displejom, ili<br />

tastaturom, ili nekim drugim sistemom.<br />

• Ako izmeñu tih različitih sistema ili više štampanih<br />

ploča postoji samo jedna žica za masu, ta žica (koja<br />

je induktivnog karaktera) treba da vrati celokupnu RF<br />

energiju koja se pojavila u tim drugim štampanim<br />

kolima.<br />

• Ako postoji ikakva impedansa u toj zajedničkoj žici<br />

(na primer u konektoru), deo RF energije se neće<br />

vratiti kroz tu zajedničku žicu, već putem zračenja.<br />

Dakle druga štampana kola će emitovati<br />

elektromagnetno zračenje koje će se pojaviti kao<br />

šum u prvom kolu, a može se pojaviti kao smetnja i u<br />

drugim okolnim sistemima.<br />

59<br />

59


6/17/2011<br />

Kablovi i konektori, (2):<br />

• Dakle, treba obezbediti da provodni putevi (žice)<br />

imaju što je moguće manju RF impedansu.<br />

• Za male brzine prenosa podataka uobičajeno je da<br />

postoji najmanje jedna žica mase na devet signalnih<br />

linija.<br />

• Broj žica se kreće ka odnosu 1:5 za veće brzine<br />

podataka.<br />

• Ako je signalna linija duža od 30 cm, broj žica za<br />

masu treba biti jednak 1/4 broja signalnih linija.<br />

• Ipak, najbolje je da svaka signalna linija ima svoju<br />

masu.<br />

60<br />

60


6/17/2011<br />

Kablovi i konektori, (3):<br />

Gde god je to moguće, najbolje je koristiti čvrst<br />

metalni spoj, u obliku mehaničke veze, koji povezuje<br />

štampane ploče, i služi kako za montiranje<br />

štampanih ploča, tako i kao veoma robustna RF<br />

masa.<br />

61<br />

61


6/17/2011<br />

Zaštita sistema oklopljavanjem:<br />

Kada je provodnik 1 okružen provodnikom 2, potencijal prvog<br />

provodnika ne može uticati na naelektrisanje bilo kog drugog<br />

provodnika (kao što je provodnik 3), što dovodi do toga da je<br />

medjusobna kapacitivnost izmedju provodnika 1 i provodnika 3<br />

jednaka nuli.<br />

Drugim rečima, glavni<br />

smisao zaštite je da se<br />

odstrani medjusobna<br />

kapacitivnost koja se<br />

može pojaviti izmedju<br />

bilo koja dva<br />

provodnika.<br />

Provodnik 1 Provodnik 2 Provodnik 3<br />

Q 1<br />

,V 1<br />

-Q 1<br />

Q 3<br />

62<br />

62


6/17/2011<br />

Dejstvo električnog oklopljavanja poboljšano<br />

je njegovim spajanjem sa potencijalom<br />

nultog referentnog signala kola:<br />

Oklop<br />

Izvor<br />

signala<br />

Nulti<br />

referentni<br />

signal<br />

A<br />

~<br />

Referentna žica<br />

a) Medjusobna kapacitivnost izmedju referentne žice i<br />

oklopa je uklonjena.<br />

63<br />

63


6/17/2011<br />

Dejstvo električnog oklopljavanja poboljšano<br />

je njegovim spajanjem sa potencijalom<br />

nultog referentnog signala kola:<br />

Oklop<br />

A<br />

~<br />

Nulti<br />

referentni<br />

signal<br />

C 0s<br />

C 1s<br />

C 2s<br />

b) Medjusobne kapacitivnosti koje nastaju kada je kolo okruženo<br />

oklopom.<br />

64<br />

64


6/17/2011<br />

Dejstvo električnog oklopljavanja poboljšano<br />

je njegovim spajanjem sa potencijalom<br />

nultog referentnog signala kola:<br />

Oklop<br />

A<br />

Izvor<br />

~ C 1s<br />

C<br />

signala<br />

2s<br />

c) Ekvivalentno kolo kolu pod a) .<br />

65<br />

65


6/17/2011<br />

66<br />

66

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!