Günümüzde elektronik sistemlerin saat frekansı birkaç yüz megahertz'dir, kullanılan darbelerin ön ve arka kenarları nanosaniye altı aralığındadır ve nanosaniye altı piksel hızları için yüksek kaliteli video devreleri de kullanılmaktadır. Bu daha yüksek işlem hızları, mühendislikte sürekli zorlukları temsil eder. Bu nedenle, konektör elektromanyetik parazit sorununun nasıl önleneceği ve çözüleceği dikkatimizi çekmeye değer.
Devre üzerindeki salınım hızı artar (yükselme/düşme süresi), gerilim/akım genliği büyür ve problem daha da büyür. Bu nedenle, günümüzde elektromanyetik uyumluluğu (EMC) çözmek eskisinden daha zordur.
Devrenin iki düğümünden önce, hızla değişen darbe akımı, diferansiyel mod gürültü kaynağını temsil eder. Devrenin etrafındaki elektromanyetik alan diğer bileşenlere bağlanabilir ve bağlantı parçasını istila edebilir. Endüktif veya kapasitif olarak birleştirilmiş gürültü, ortak mod parazitidir. Radyo frekansı girişim akımları birbiriyle aynıdır ve sistem şu şekilde modellenebilir: bir gürültü kaynağından, bir&"kurban devresi &"; veya"alıcı" ve bir döngü (genellikle bir arka panel). Girişimin boyutunu tanımlamak için birkaç faktör kullanılır: gürültü kaynağının yoğunluğu, girişim akımının etrafındaki alanın boyutu ve değişim hızı.
Bu nedenle, devrede istenmeyen parazit olasılığı olmasına rağmen, gürültü hemen hemen her zaman eş modeldir. Giriş/çıkış (G/Ç) konektörü ile şasi veya toprak düzlemi arasına bir kablo bağlandığında, bir miktar RF voltajı göründüğünde, izin verilen emisyon seviyesini aşmak için birkaç miliamper RF akımı yeterli olabilir.
Gürültünün birleştirilmesi ve yayılması
Ortak mod gürültüsü, makul olmayan tasarımdan kaynaklanır. Bazı tipik nedenler, farklı çiftlerdeki kabloların uzunluklarının farklı olması veya güç düzlemine veya şasiye olan mesafelerin farklı olmasıdır. Diğer bir neden, manyetik endüksiyon bobinleri ve transformatörler, kapasitörler ve aktif cihazlar (özel entegre devrelerin (ASIC) uygulaması gibi) gibi bileşenlerin kusurlarıdır.
Manyetik bileşenler, özellikle"demir çekirdek bobini" olarak adlandırılan; tipi enerji depolama indüktörleri, güç dönüştürücülerinde kullanılır ve her zaman elektromanyetik alanlar oluşturur. Manyetik devredeki hava boşluğu, daha fazla gücün tüketildiği bir seri devredeki büyük bir dirence eşdeğerdir. Sonuç olarak, demir çekirdekli şok bobini, çubuğun etrafında güçlü bir elektromanyetik alan oluşturmak için ferrit çubuğun üzerine sarılır ve en güçlü alan gücü elektrotun yakınındadır. Geri izleme yapısı kullanan bir anahtarlamalı güç kaynağında, transformatör üzerinde aralarında güçlü bir manyetik alan olan bir boşluk olmalıdır. Manyetik alanı korumak için en uygun eleman spiral borudur, böylece elektromanyetik alan boru çekirdeğinin uzunluğu boyunca dağıtılır. Yüksek frekanslarda çalışan manyetik elemanlarda spiral yapının tercih edilmesinin nedenlerinden biri de budur.
Uygun olmayan dekuplaj devreleri de sıklıkla parazit kaynakları haline gelir. Devre büyük bir darbe akımı gerektiriyorsa ve kısmi ayırma sırasında küçük kapasitans veya çok yüksek iç direnç ihtiyacı garanti edilemiyorsa, güç devresi tarafından üretilen voltaj düşecektir. Bu, dalgalanmaya veya terminaller arasındaki hızlı voltaj değişikliklerine eşdeğerdir. Paketin kaçak kapasitansı nedeniyle, parazit diğer devrelere bağlanarak ortak mod sorunlarına neden olabilir.
Ortak mod akımı G/Ç arabirim devresini kirlettiğinde, sorun konektörden geçmeden çözülmelidir. Bu sorunu çözmek için farklı yöntemler kullanmak için farklı uygulamalar önerilmektedir. Video devresinde, oradaki G/Ç sinyalleri tek uçludur ve aynı ortak döngüyü paylaşır. Bunu çözmek için gürültüyü filtrelemek için küçük bir LC filtresi kullanın. Düşük frekanslı seri arayüz ağında, gürültüyü alt karta yönlendirmek için bir miktar kaçak kapasitans yeterlidir. Ethernet gibi diferansiyel olarak çalıştırılan arayüzler, genellikle bir transformatör aracılığıyla G/Ç alanına bağlanır ve bağlantı, transformatörün bir veya her iki tarafındaki merkez musluklar tarafından sağlanır. Bu merkez musluklar, sinyalin bozulmaması için ortak mod gürültüsünü alt plakaya yönlendirmek için yüksek voltajlı bir kondansatör aracılığıyla alt plakaya bağlanır.
G/Ç alanında ortak mod gürültüsü
Her tür G/Ç arabirim sorununu çözmek için evrensel bir çözüm yoktur. Tasarımcıların asıl amacı devreyi iyi tasarlamaktır ve genellikle basit kabul edilen bazı detayları gözden kaçırırlar. Bazı temel kurallar, gürültüyü bağlayıcıya ulaşmadan en aza indirebilir:
1) Dekuplaj kondansatörünü yüke yakın ayarlayın.
2) Ön ve arka kenarların hızla değişen darbe akımının döngü boyutu en küçük olmalıdır.
3) Yüksek akım aygıtlarını (yani, sürücüler ve ASIC'ler) G/Ç bağlantı noktalarından uzak tutun.
4) Özellikle büyük akımlara sahip kritik sinyaller (saatler ve otobüsler gibi) için minimum aşım ve hedefi aşmayı sağlamak için sinyalin bütünlüğünü ölçün.
5) RF parazitini emmek için RF ferrit gibi yerel filtreleme kullanın.
6) Süpürgelik için düşük empedanslı bir tur bağlantısı veya süpürgelik üzerindeki G/Ç alanında bir referans sağlayın. RF gürültü ve konektörler
Mühendisler, I/O alanındaki RF gürültüsünü azaltmak için yukarıda listelenen önlemlerin birçoğunu alsalar bile, bu önlemlerin emisyon gereksinimlerini karşılayacak kadar başarılı olacağına dair bir garanti yoktur. Bir miktar parazit iletilir, yani dahili devre kartında ortak mod akımı akar. Bu girişimin kaynağı, arka panel ile devre arasındadır. Bu nedenle, bu RF akımı en düşük empedansa sahip yoldan (alt plaka ile sinyal taşıyan hat arasında) akmalıdır. Konektör yeterince düşük bir empedans sergilemiyorsa (taban plakası ile örtüşmede), RF akımı kaçak kapasitanstan akar. Bu RF akımı kablodan geçtiğinde, kaçınılmaz olarak emisyon meydana gelecektir.
G/Ç alanına ortak mod akımı enjekte etmek için başka bir mekanizma, yakındaki güçlü parazit kaynaklarının bağlanmasıdır. Hatta bazı"korumalı" Girişim kaynağı PC ortamı gibi konektörün yakınında olduğu için konektörler işe yaramaz. Konektör ile arka panel arasında bir boşluk varsa, burada indüklenen RF voltajı EMC performansını düşürebilir.
Konektörleri korumak, parmak kamışları veya contalar eklemek için yöntemler vardır. Konektörün üst üste binmesi, konektör ile kasa arasındaki boşluğu doldurmaktır. Bu yöntem bir astar gerektirir. Metal contalar, uygun şekilde tutuldukları, yani yüzey kirlenmediği, eller contaya dokunmadığı veya contaya zarar vermediği ve iyi, düşük ve iyi durumda tutmak için yeterli basınç olduğu sürece daha iyidir. -empedans kontağı.
Diğer bir yöntem, konektörü konektöre takmak veya konektörü muhafazaya monte etmektir. Şu anda, maksimum temas yüzeyi biraz daha küçüktür ve tırnakların boyutu ve esnekliği sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Korumalı bir konektör takarken, kasada bir delik açın ve açıklığın yanındaki yağı çıkarın. Dikkatlice yap. Tolerans uygun değilse, konektör kasada çok derine batacak ve örtüşme kesintiye uğrayacaktır. Her EMC mühendisi, bir"mükemmel" sistem, bu sorun başlatma gereksinimlerini karşılamalı ve üretim hattında zamanında kontrol edilmelidir. Kritik alanlarda yağın üzerine takılan açılmamış veya bükülmüş contalar başarısız olacaktır.
EMI konektörü aşağıdaki nedenlerle seçilmiştir:
1) İletken köpüklü plastik son derece yumuşaktır ve konektörün tüm çevresine yerleştirilebilir. Bu, diğer kasa ve conta ile ilgili sorunları ortadan kaldırır.
2) Makine mühendisi, konnektörü sistem kasasının kabul edilebilir tolerans aralığı içinde kurabilir.
3) Konektör ve kasa, iyi bir temas sağlamak için düşük empedansla bağlanır. Dolap duvarının iç kısmındaki astar boyanması gerektiğinde daha yumuşak malzemelerden yapılabilmekte ve maskeleme ihtiyacı bulunmaktadır.
4) Cebri soğutma gerektiren tasarımlarda, conta tercihen başka bir özelliğe sahip olmalıdır: konektör ile kasa duvarı arasındaki bağlantı, hava sızıntısını azaltmak için kapatılmalıdır. Tozlu bir ortamda, conta sistemin temiz kalmasına yardımcı olmalıdır.
