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