Met de toename van de routeringssnelheid van PCB's, is het ontwerp van elektromagnetische compatibiliteit een probleem waarmee onze elektronische ingenieurs rekening moeten houden. Bij een ontwerp moeten bij het uitvoeren van een EMC-analyse van een product en ontwerp rekening worden gehouden met de volgende vijf belangrijke kenmerken:
(1) Grootte van het belangrijkste apparaat: de fysieke grootte van het emitterende apparaat dat straling genereert. De radiofrequentie (RF) stroom genereert een elektromagnetisch veld, dat door de behuizing lekt en de behuizing verlaat. De lengte van het spoor op de printplaat als transmissiepad heeft een directe invloed op de RF-stroom.
(2) Impedantieaanpassing: de impedantie van de bron en ontvanger, en de transmissie-impedantie tussen beide.
(3) De tijdkenmerken van het interferentiesignaal: Is het probleem een continue (periodieke signaal)gebeurtenis, of bestaat het alleen in een specifieke bewerkingscyclus (bijvoorbeeld een enkele toetsbediening of opstartinterferentie, periodieke schijfstationwerking of netwerk burst-transmissie).
(4) De sterkte van het interferentiesignaal: hoe sterk is het bronenergieniveau en hoeveel potentieel heeft het om schadelijke interferentie te veroorzaken.
(5) Frequentiekenmerken van het interferentiesignaal: gebruik een spectrumanalysator om de golfvorm te observeren, en waar het waargenomen probleem in het spectrum ligt, is het gemakkelijk om het probleem te vinden.
Bovendien hebben sommige gewoonten bij het ontwerpen van laagfrequente circuits aandacht nodig. Mijn gebruikelijke eenpuntsaarding is bijvoorbeeld zeer geschikt voor laagfrequente toepassingen, maar later bleek deze niet geschikt te zijn voor RF-signalen omdat er meer EMI-problemen zijn bij RF-signalen. Er wordt aangenomen dat sommige ingenieurs eenpuntsaarding toepassen op alle productontwerpen zonder zich te realiseren dat het gebruik van deze aardingsmethode meer of meer gecompliceerde elektromagnetische compatibiliteitsproblemen kan veroorzaken.
We moeten ook aandacht besteden aan de richting van de stroom binnen de circuitcomponenten. Met circuitkennis weten we dat stroom vloeit van een plaats waar de spanning hoog is naar een plaats waar de spanning laag is, en de stroom vloeit altijd in een gesloten circuit door een of meer paden, dus een minimale lus en een zeer belangrijke wet. Voor die richtingen waar de stoorstroom wordt gemeten, zijn de PCB-sporen aangepast zodat deze de belasting of gevoelige circuits niet beïnvloeden. Die toepassingen die een pad met hoge impedantie nodig hebben van de voeding naar de belasting, moeten rekening houden met alle mogelijke paden waardoor de retourstroom kan vloeien.
Er is ook het probleem van PCB-routing. De impedantie van een draad of spoor omvat weerstand R en inductieve reactantie. Bij hoge frequenties heeft de impedantie geen capacitieve reactantie. Wanneer de spoorfrequentie hoger is dan 100 kHz, wordt de draad of het spoor inductantie. Draden of sporen die boven audio werken, kunnen radiofrequentie-antennes worden. In de EMC-specificatie mogen draden of sporen niet werken onder λ/20 van een bepaalde frequentie (de ontwerplengte van de antenne is gelijk aan λ/4 of λ/2 van een bepaalde frequentie). Wanneer het ontwerp niet voorzichtig is, wordt de bedrading een krachtige antenne, wat het latere debuggen moeilijker maakt.
Bespreek tot slot de lay-out van de printplaat. Overweeg eerst de grootte van de printplaat. Wanneer de afmeting van de PCB te groot is, zal het anti-interferentievermogen van het systeem' afnemen en zullen de kosten toenemen met de toename van de sporen, en de te kleine afmeting zal gemakkelijk warmteafvoer en wederzijdse interferentie veroorzaken problemen. Ten tweede, bepaal de locatie van speciale componenten (zoals klokcomponenten) (de kloksporen kunnen het beste niet worden geaard en niet boven en onder de belangrijkste signaallijnen lopen om interferentie te voorkomen). Ten derde, lay-out de PCB als geheel volgens de circuitfunctie. In de componentlay-out moeten de gerelateerde componenten zo dicht mogelijk bij elkaar liggen, zodat een beter anti-interferentie-effect kan worden verkregen.
