Podczas testów końcowych wyszło, że masz problem EMC… jest późno i nie jest łatwo poprawić urządzenia bez przerabiania płytki. Czyli kolejny “sampel”. Niestety trzeba zamówić nowy prototyp.
A co jakbyś od początku projektu wziął pod uwagę wymagania EMC i przygotował swój projekt pod tym kątem?
Łatwiej powiedzieć niż zrobić… Ten artykuł to początek serii artykułów poświęconych zagadnieniom projektowania elektroniki, uwzględniając zjawiska i zasady, które bezpośrednio lub pośrednio wpłynął na wynik testów.
Podczas projektowania elektroniki oraz rozwiązywania problemów, w aspekcie EMC, możemy wyróżnić pięć głównych czynników wpływających na spełnienie wymagań.
Stworzyłem tu akronim, aby łatwiej skojarzyć:
T.F.A.S.Z.
- Czas (T – time)
Powtarzalność, taktowanie, szybkość zmian sygnałów (zaburzeń), czasy narostu. - Częstotliwość (F – frequency)
Gdzie jest problem w widmie (spektrum)? - Amplituda (A – amplitude)
Jak silny jest sygnał źródła i jaka jest szansa na zakłócenia? - Rozmiary (S – size)
Struktur w porównaniu do długości fali (częstotliwość). - Impedancja (Z – impedance)
Źródła, odbiornika i drogi transferu.
Te pięć czynników będzie wpływało na to jak podejdziemy do projektu.
Co mam na myśli mówiąc o tych czynnikach?
- Czas (T – Time)
Tak kiedy uwzględnimy EMC w projekcie ma znaczenie (im szybciej tym lepiej). Jednak dla konstruktora najważniejsze jest to, jak szybkie ma zegary, czyli czasy narostu sygnałów cyfrowych. Jeśli mamy w urządzeniu sygnały wolno zmienne, zbocza powolne, będzie mało problemów z EMC.
Druga możliwość to środowisko instalacji urządzenia, gdzie mogą występować różne zjawiska narażające z daną częstotliwością i szybkością zmian. Przykładowo są miejsca gdzie występują szybkie przełączenia dużych prądów, tam narażenie układów może być większe.
Np. Jeśli mamy “nano sekundowe, np. 1ns” czasy narostu w przebiegu “prostokątnym” – to będzie problem 🙂
- Częstotliwość (F – frequency)
Wiąże się bardzo mocno z czasem w niektórych aspektach. Jak szybki czas narostu – zgodnie z transformatą Fouriera, widmo sięga bardzo daleko.
Częstotliwość taktowania zegarów, pętli PLL, harmoniczne (nawet bardzo dalekie) czy wreszcie częstotliwość naszych sygnałów użytecznych.
- Amplituda (A – amplitude)
Jaki jest nasz poziom sygnałów w transmisji, jak daleko jesteśmy od szumów. Jakimi napięciami zasilamy nasze układy. Jakie poziomy narażeń będą oddziaływały na nasze urządzenie podczas testów?
- Rozmiar (S – Size)
Rozmiar naszych struktur, ścieżek, kabli. Oczywiście wymiary w porównaniu do długości fali, częstotliwości z jakimi mamy styczność (nasze i narażające).
Kiedy nasza ścieżka musi być terminowana (od jakiej długości)?
Kiedy nasza płytka staje się anteną?
A jakie okablowanie stosujemy, bo może mieć to wpływ na zakres testów?
- Impedancja (Z – impedance)
Jeśli chcesz zaprojektować filtr, lepiej poznaj impedancję źródła i odbiornika oraz linii transmisyjnej. Pamiętaj, że komponeny mają swoja impedancję (kondensator, cewka, rezystor, przewód, ścieżka), która jest funkcją częstotliwości. A prąd, jak to prąd, porusza się po najmniejszej linii…………. impedancji! (Wiem, uczyli w szkole, że oporu, ale to tylko dla DC).
Jest to zarys wpływu tych pięciu czynników na funkcjonowanie układów, wyników testów, czy integralności sygnałów (SI – signal Integrity). Często kluczem do zrozumienia zasad kierujących zachowaniem prądów w.cz. i fal elektromagnetycznych. Biorąc pod uwagę te czynniki, zwiększysz szanse powodzenia projektu i znacznie ograniczysz koszty testów czy kolejnych iteracji.
Więcej o projektowaniu już niebawem oraz oczywiście na naszych szkoleniach: http://emc4b.com/szkolenia/projekt_emc/
Tomasz Utkowski
