PCB Baskı Devre Tasarımında EMC Uyumluluğu

Baskı devre tasarımında elektro manyetik uyumluluk (EMC ) kuralları.. PCB çizerken her bir eleman fonksiyonlarına göre gruplara ayrılarak yerleştirilmelidir. Örneğin, Analog, dijital, güç kaynağı, gürültülü elemanlar, giriş ve çıkış portları vb.

Mümkün olduğunca toprak yüzeyleri (ground plane) her bir elemanın ve bağlantılı olduğu yolların altına yerleştirilmelidir.

PCB üzerindeki toprak yüzeyi arttırmak için elemanlar ve bağlantıları mümkün olduğunca iyi düzenlenmelidir.

İki katmanlı PCB’lerde toprak yüzeyin yapılacağı yerlerde via (geçiş deliği) kullanılarak diğer tabakaya geçilmelidir. Via iki katmanı birbirine bağlayan iletken deliktir.Üst ve alt katmanlardaki grid hatları bir yüzeyde yatayken diğer yüzeyde dikey olmalıdır.

Via’lar aralarında en az 0,5 inch olacak şekilde yerleştirilmelidir.Bu via’lar en az 0,4mm kalınlıktaki yollarla birbirine bağlanmalıdır.Bu bir Faraday kafesi sağlayarak 5 Ghz ‘e kadar olan frekansları içermeyi sağlar.

Çok katlı PCB’lerde tavsiye edilen yerleştirme şekli her katın gruplar halinde yerleştirilmesi ve bir alt kat ile üst kat yolları arasında 90 derece fark yapılmasıdır.

İki katlı devrelerde güç yolları ile toprak yolları birbirine komşu yapılmalı veya bir yüze güç yolları yapıldıysa alt yüzde toprak yolları yapılarak döngü bölgesi azaltılmalıdır.

Her yüksek hızlı IC’nin altına toprak döşenmelidir.

Via’ları kullanarak her katta toprakları birleştirmek daha düşük RF empedansının eldesine yardım edecektir.

Aynı ağa ait toprak yüzeyleri birbirine düşük empedanslı elemanlarla bağlanmalıdır.

Yüksek frekanslı dijital devreler ve alçak seviyeli analog devrelerden dönen topraklar birbirine karıştırılmamalıdır. Analog, dijital ve güç sinyallerinin birbirlerinin devresine girmesi önlenmelidir.

Toprak ana yollarını dalga boyunun 1/20’sinden kısa tutmak radyasyon yayılımının az olmasını ve düşük empedans sağlar.

Tek noktadan topraklama sadece düşük seviyeli ve düşük frekanslı devrelerde kullanılmalıdır.(1 MHz’den küçük)

Single-Point Ground

Multi-point topraklama yüksek frekanslı devrelerde düşük empedans sağlamak için kullanılmalıdır.(1 MHz’den büyük)

Multi-point Ground

Single point topraklama yöntemi alçak frekanslar için iyidir.Fakat yüksek frekanslarda yüksek empedansa neden olur.Multipoint topraklaması yüksek frekanslar için iyidir. Hybrid topraklama yöntemi ise düşük frekanslar için single point gibi , yüksek frekanslar için multipoint gibi davranır.

Hybrid Ground

Toprak hattı tüm konnektörlerin olduğu yerlerin çevresine yerleştirilmelidir.Böylece zamanla değişen akımların yerel toprakları altüst etmesini engellemiş oluruz.

Tüm toprak genişlik-uzunluk oranı 1/10 ‘den büyük olmalıdır.

Data hatları mümkün olduğunca kısa tutulmalı ve bir toprak hattı bunlara komşu yapılmalıdır. En düşük değerlikli bit en çok kullanıldığından toprak hattı buna yakın olmalıdır.

Toprak döngülerinden kaçınılmalıdır.Radyasyon yayım kaynağı olabilir.Döngüye küçük bir boşluk koymak DC devrelerde işe yarayabilir.Ama yüksek frekanslı devrelerde boşluk kapasitesi anten etkisi yapar.

Toprak hattı mümkün olduğunca güç katı ve diğer elemanların altına yayılmalıdır.

Güç kaynağı daima devrenin güç giriş noktasına yakın yerleştirilmeli ve güç hatları kısa tutulmalıdır.

Hacimli kapasitelere daima bir veya iki yüksek frekanslı kapasite paralel bağlanmalıdır.

Hacim kapasitesi dekuplaj kapasitesinden en az 10 kat büyük olmalıdır.

Yüksek frekans düşük endüktanslı seramik kapasiteler işlemciyi kuplajlamak için kullanılmalıdır.15 MHz’e kadar olan devrelerde 0,1 uf , 15 MHz üstündeki devrelerde 0,01 uf dekuplaj kapasitesi kullanılır.İşlemcinn güç bacağına mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir.

Hızlı düşüş ve çıkış yapan yüksek anahtarlama akımlarını taşıyan yollar diğer paralel yollardan en az 3 mm uzak tutulmalı veya aralarda koruma maksatlı toprak yollar geçirilmelidir.

Daima güç sinyali ve toprak hattı birbirine yakın ve paralel yapılmalı veya çok katlı PCB’lerde bir kattan güç sinyali giderken diğer üst katmanda toprak gitmeli.

Vcc (Clean power) yolu asal filtrelenmemiş batarya gücü, ateşleme, yüksek akım veya hızlı anahtarlama sinyali taşıyan yollara paralel yapılmamalıdır.

Devrenin ihtiyacı olduğu kadar güç ve en düşük frekans kullanılmalıdır.Fazlası kullanılmamalıdır.

PCB üzerindeki tüm yollar mümkün olduğunca kısa ve geniş tutulmalıdır. Tüm yollar PCB’nin köşegen uzunluğundan daha kısa tutulmalı ve uzunluk genişlik oranı 1/10 olmalıdır.

PCB Tasarımı EMC konusunda hazırlanmış en tetaylı Türkçe döküman.. Hazırlayan emeği geçen kişilere teşekkürler yukarıda özetler verildi dökümanın tamamı: