يتطلب سوق الإلكترونيات اليوم دمج وظائف متعددة عالية السرعة على لوحات الدوائر المطبوعة المصغرة (PCBS) على لوحة واحدة، مما يؤدي إلى قيام المصممين بوضع الأسلاك بالقرب من بعضها البعض لتحسين التغليف والمساحة. يمكن أن يؤدي هذا القرب إلى اقتران غير متوقع للمجالات الكهرومغناطيسية، وهي ظاهرة تعرف باسم Crosstalk (انظر الشكل 1).

الشكل 1: تمثيل رسومي للخطوط المجاورة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع وجود مشاكل تداخل محتملة.

على الرغم من أن التغليف عالي الكثافة أمر لا مفر منه، إلا أنه لا ينبغي انتهاك بعض قواعد تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المتعلقة بالأسلاك الموجودة على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتجنب مشكلات التداخل/التداخل الكهرومغناطيسي/التوافق (EMI/EMC) المحتملة.

(في الأقسام التالية، تشير عبارة "الشبكة الحرجة" إلى خطوط الساعة/البيانات عالية السرعة، وخطوط الاستشعار المهمة، وما إلى ذلك، الموجودة على PCB، اعتمادًا على تطبيق PCB.)

القاعدة 1: الشبكات الرئيسية القريبة من شبكات الإدخال/الإخراج

من المهم النظر إلى أسلاك الشبكة الحيوية المرتبطة بخطوط الإدخال/الإخراج، لأنه يمكن بسهولة اقتران الضوضاء باللوحة من خلال خطوط الإدخال/الإخراج هذه التي تدخل وتخرج من PCB (انظر الشكل 2) أو يتم نقلها إلى لوحات أخرى.

الشكل 2: رسم تخطيطي لسيناريو حيث يتم توصيل الشبكة الحرجة وشبكة الإدخال/الإخراج بالقرب من بعضهما البعض.

أي ضجيج يدخل اللوحة من خلال خط الإدخال/الإخراج لديه القدرة على أن يقترن بالشبكة الهامة التي تحمل إشارات البيانات/الساعة المهمة، والتي تعد في الأساس مشكلة مناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور (الشكل 3A). وبطريقة مماثلة، يمكن ربط أي إشارات عالية السرعة تحملها الشبكة الحرجة بشبكة الإدخال/الإخراج ونقلها في النهاية إلى العالم الخارجي وإلى وحدات أخرى في النظام عبر خطوط الإدخال/الإخراج خارج اللوحة. من حيث المبدأ، فإن هذا سيكون مشكلة إشعاع لثنائي الفينيل متعدد الكلور (الشكل 3B).

الشكلان 3A (يسار) و3B: مشاكل EMI/EMC المحتملة الناجمة عن قرب الشبكات الحرجة وشبكات الإدخال/الإخراج

القاعدة 2: كشف طول التتبع الحرج

في PCBS ذو الطول الموجي القصير عالي السرعة (& GT؛ 100 ميجاهرتز)، فإن الطول الكهربائي لأي شبكة حرجة (انظر الشكل 4أ) كافٍ لجعلها مصدرًا فعالاً للإشعاع، خاصة عند تعرضها للطبقات العلوية أو السفلية. يمكن ربط هذا الإشعاع غير المرغوب فيه بأي كابل مجاور، حتى بكابل في جهاز قريب من الكابل. نوصي بدفن الشبكة الهامة بين الطائرات الصلبة للطبقة الداخلية لثنائي الفينيل متعدد الكلور، كما هو مبين في الشكل 4ب. يساعد هذا في عزل المجال عن الخط وتجنب أي اقتران غير مقصود في شكل تداخل أو EMI. إذا كان لا بد من كشف هذه الشبكات الحيوية في الطبقة الخارجية، فيجب أن يكون طول الجزء المكشوف صغيرًا قدر الإمكان. وذلك لأنه كلما قصر طول الأسلاك المكشوفة، قل الإشعاع المنبعث منها، لأنها لو كانت صغيرة كهربائياً لكانت هوائيات غير فعالة.

تين. 4A (يسار) وB: مخططات للشبكات الحرجة المكشوفة أو المغلقة بين الطائرات

القاعدة 3: مطابقة شبكة الاختلافات الحرجة

من الناحية النظرية، ترسل الأزواج التفاضلية إشارات ذات حجم متساوٍ ولكن قطبية متعاكسة، لأن التداخل الكهرومغناطيسي الذي تنتجه هذه الأزواج يلغي بعضها البعض أو لا يكاد يذكر. ومع ذلك، هذا يعمل فقط إذا كانت الخطوط في الزوج بنفس الطول وقريبة من بعضها البعض قدر الإمكان. يمكن أن يؤدي انتهاك أي من هذه إلى حدوث ضوضاء في الوضع الشائع ومشكلات EMI. وهذا أمر يثير قلقا كبيرا، خاصة بالنسبة للشبكات التفاضلية التي تحمل إشارات حرجة عالية التردد، لأن التداخل الكهرومغناطيسي يزيد من تردد الإشارات المحمولة. يوضح الشكل 5 عدة أمثلة لتوصيل الأسلاك بالطريقة الصحيحة/غير الصحيحة لأزواج الفروق الحرجة بين حزمة IC ونقاط الخروج (الموصلات) على لوحة الدائرة.

الشكل 5: إرجاع المسار الحالي مع الانقسام في المستوى المرجعي

مطابقة شبكة الفروق الحرجة: المحاكاة والعلاقة بمتطلبات الاختبار الفعلية

في مثال PCB في الشكلين 6A و6b، لدينا حالة بسيطة حيث يتم توصيل الأزواج التفاضلية على PCB بطريقتين مختلفتين: متماثلة وغير متماثلة. في كلتا الحالتين، في SIwave، يتم تحفيزها عند أحد الطرفين بواسطة مصدر جهد تفاضلي وتوصيلها في الطرف الآخر بواسطة الحمل.

الشكلان 6A (يسار) وB: أمثلة على الأزواج التفاضلية لتوصيل الأسلاك على PCB

نقوم بإجراء تحليل قريب من المجال في كلتا الحالتين. في PCBS مع الأسلاك المتناظرة الزوجية التفاضلية، يكون مستوى المجال القريب أقل منه في الأسلاك غير المتماثلة، كما هو مبين في الشكلين. 7أ و7ب.

تين. 7a (يسار) وB: المجال القريب عند 597.45 ميجاهرتز مع شبكات زوجية متماثلة وغير متماثلة

لنفترض أننا نريد اختبار ثنائي الفينيل متعدد الكلور وفقًا للوائح EMI/EMC AIS 004 (في الهند) أو UNECE R10 (في أوروبا) لمتطلبات الانبعاثات المشعة. ويبين الشكل 8 تحليلاً مقارناً للمجال البعيد المحاكى على مسافة 1 متر من ثنائي الفينيل متعدد الكلور في نطاق التردد 30 ميجاهرتز - 1 جيجاهرتز. ويلاحظ أن حالة أزواج الاختلاف غير المتماثلة تزيد من مستوى البث بنحو 8 إلى 10 ديسيبل وتؤدي أيضاً إلى عدم الامتثال للتردد 563.50 ميغاهيرتز والترددات الأعلى.

الشكل 8: مقارنة الإشعاع 1 م

تتيح محاكاة SIwave على مستوى ثنائي الفينيل متعدد الكلور التعرف المبكر على مشاكل EMI هذه، والتي يمكن أن تساعد في تحسين PCBS قبل أن يتم تصميمها للاختبار المادي وحتى عمليات المحاكاة ذات المستوى الأعلى.

إخلاء المسؤولية: تمت إعادة طباعة هذه المقالة من "الغابات الإلكترونية"، هذه المقالة تمثل فقط آراء المؤلف الشخصية، ولا تمثل آراء Sakwei والصناعة، فقط مستنسخة ومشاركتها، تدعم حماية حقوق الملكية الفكرية، يرجى الإشارة إلى المصدر الأصلي والمؤلف، إذا كان هناك انتهاك، يرجى الاتصال بنا لحذفه.