تصميم مكدس ثنائي الفينيل متعدد الكلور لتقليل التداخل الكهرومغناطيسي

مقدمة

عصر المعلومات هنا، واستخدام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في تزايد مستمر. تزداد تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تعقيدًا. ومع اقتراب الأجزاء الإلكترونية من بعضها البعض على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، يصبح التداخل الكهربائي مشكلة شائعة. في اللوحات متعددة الطبقات، يجب الفصل بين طبقات الإشارة وطبقات الطاقة أو الطبقات الأرضية. وهذا يجعل تصميم التكديس وترتيب الطبقات مهمًا جدًا. يمكن للتكديس الجيد أن يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي والتداخل المتبادل كثيرًا.

لماذا تستخدم الألواح متعددة الطبقات

بالمقارنة مع الألواح أحادية الطبقة، تضيف الألواح متعددة الطبقات طبقات إشارة، وطبقات توجيه، ومستويات طاقة وأرضية منفصلة. الفائدة الرئيسية هي أنها تعطي جهدًا ثابتًا للإشارات الرقمية. فهي توزع الطاقة بالتساوي على كل جزء. وهذا يساعد على تقليل التشويش بين الإشارات.

مستوى الطاقة والمستوى الأرضي

استخدام صب نحاس كبير للطاقة ومستوى أرضي صلب يقلل من مقاومة تلك المستويات. تحافظ المقاومة المنخفضة على ثبات جهد مستوى الطاقة. يساعد ذلك كل خط إشارة في الحفاظ على معاوقته المميزة. تساعد المعاوقة المستقرة على تقليل الانعكاسات وانخفاض الحديث المتبادل. في تصميم لوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المتطورة، غالبًا ما يختار المصممون اللوحات المكدسة بأكثر من ست طبقات. تتفوق الألواح متعددة الطبقات على الألواح أحادية الطبقة أو منخفضة الطبقات في الأداء الكهربائي وفي خفض الإشعاع الكهرومغناطيسي. ترتفع التكلفة مع زيادة الطبقات. يعتمد سعر ثنائي الفينيل متعدد الكلور على عدد الطبقات وكثافة التوجيه لكل وحدة مساحة. إذا قمت بقطع الطبقات لتوفير المال، فإنك تفقد مساحة التوجيه. وهذا يرفع كثافة التوجيه. قد تحتاج إلى آثار أضيق وفجوات أصغر لتلبية التصميم. يمكن أن تزيد هذه التغييرات من التكلفة أو تجعل صنع اللوحة أكثر صعوبة. يمكن أن يؤدي قطع الطبقات إلى خفض التكلفة، ولكنه قد يضر بالأداء الكهربائي. قد يأتي هذا الخيار بنتائج عكسية.

الشريط الدقيق، ومسار العودة، والمستوى الأرضي كجزء من خط الإرسال

إذا نظرت إلى تخطيط الشريط الدقيق لثنائي الفينيل متعدد الكلور كنموذج، يمكن أن يكون المستوى الأرضي جزءًا من خط النقل. يعمل النحاس الأرضي الذي يصب تحت أثر الإشارة كمسار عودة للإشارة. ويرتبط مستوى الطاقة بالأرض من خلال مكثفات الفصل في عرض التيار المتردد. يعمل هذان المستويان بنفس الطريقة لعودة الإشارة. والفرق بين حلقات التيار ذات التردد المنخفض وحلقات التيار ذات التردد العالي هو كيف يجد التيار العائد مساره. عند التردد المنخفض، يعود التيار عن طريق المسار الأقل مقاومة. عند التردد العالي، يعود التيار عن طريق المسار الأقل حثًّا. يميل التيار المرتد إلى التركيز مباشرة تحت مسار الإشارة.

التيار المرتجع عالي التردد والدرع الذاتي

عند التردد العالي، إذا كان الأثر يقع فوق المستوى الأرضي مباشرة، حتى مع وجود العديد من مسارات العودة، سيعود التيار تحت أثر الإشارة على أقرب طبقة توجيه تؤدي إلى المصدر. هذا المسار لديه أدنى مقاومة. يؤدي استخدام مكثفات فصل كبيرة لربط الطاقة بالأرض إلى كبح المجالات الكهربائية عن طريق السعة. ويؤدي جعل مسار العودة ذو محاثة منخفضة إلى كبح المجالات المغناطيسية. يحافظ هذا الزوج من التأثيرات على انخفاض صافي المفاعلة. ونطلق على ذلك اسم التدريع الذاتي.

مساحة الحلقة، والمسافة، وكثافة التيار

من معادلات التيار المرتجع، نلاحظ أن كثافة التيار المرتجع ترتبط عكسيًا بالمسافة من مسار الإشارة. فالمسافة الأصغر تعطي مساحة حلقة أصغر ومحرِّضًا أصغر. يمكننا أن نلاحظ أيضًا أنه إذا كان خط الإشارة ومسار الإرجاع متقاربين، فإن التيارات فيهما متشابهة في الحجم ومتعاكسة في الاتجاه. وتلغي مجالاتهما المغناطيسية بعضها البعض في الفضاء القريب. وهذا يجعل التداخل المغناطيسي الكهرومغناطيسي الخارجي صغيرًا جدًا. في التصميم المكدس، من الأفضل وضع مستوى أرضي قريب من كل طبقة إشارة.

التشويش المتبادل الناجم عن الحث المتبادل

في الحديث المتبادل للمستوى الأرضي، تتسبب الدوائر عالية التردد في حدوث حديث متبادل بشكل رئيسي عن طريق الاقتران الحثي. من معادلة التيار المرتجع، يشكل مساران متقاربان للإشارة حلقات تيار متداخلة. وتؤدي هذه الحلقات المتداخلة إلى تداخل المجال المغناطيسي. ويعتمد عامل الاقتران K في الصيغة على زمن ارتفاع الإشارة وعلى طول المسار المتداخل. في التكديس، يؤدي تقريب طبقة الإشارة والمستوى الأرضي إلى تقليل التداخل من المستوى الأرضي.

صب النحاس، والانشقاقات، والجدران العازلة

عند التوجيه، عندما يقوم المصممون بصب النحاس للطاقة والأرض، يجب أن يحرصوا على عدم إنشاء جدار عزل في منطقة الصب. تأتي هذه المشكلة غالبًا من وجود عدد كبير جدًا من الفتحات أو خطة عزل ضعيفة. يمكن أن تكون النتيجة ارتفاعًا بطيئًا في الحافة، ومساحة حلقة أكبر، ومحرِّض أعلى، والمزيد من الحديث المتبادل والتداخل الكهرومغناطيسي.

عبر الكثافة وعبر الأسوار يمكن أن تقسم المستوى الأرضي إلى جزر. تجبر هذه الجزر تيار العودة على اتخاذ مسار أطول. وهذا يزيد من مساحة الحلقة والحث. لتجنب ذلك، قم بتصميم الموضع عبر الممرات وتقسيمات المستوى بحيث يمكن للتيار المرتجع أن يتدفق بسلاسة. عندما يتوجب عليك تقسيم المستويات لجهد مختلف، ضع فيا الخياطة وأبقِ الفصل قريبًا من الأجهزة.

إقران صب النحاس من أجل توازن العملية

عندما نقوم بوضع النحاس في اللوح، حاول وضع الصب في أزواج لتوازن العملية. هذه مشكلة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يمكن للنحاس غير المتوازن أن يشوه اللوحة. بالنسبة لكل طبقة إشارة، من الأفضل أن يكون هناك طبقة نحاسية مطابقة كجار. تؤثر المسافة بين مستوى طاقة عالي التيار وطبقة نحاسية مجاورة على الاستقرار والتداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي. في تصميم اللوحة عالية السرعة، من الشائع إضافة طبقات أرضية إضافية لفصل طبقات الإشارة. تعمل هذه الطبقات الأرضية الإضافية كدروع وتساعد في الحفاظ على انخفاض التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي.

الفصل ومسار الإرجاع القريب من المصدر

أبقِ مكثفات الفصل قريبة من دبابيس الطاقة في الأجهزة. تربط أغطية فصل الطاقة والمستويات الأرضية معًا عند التردد العالي. يعطي الفصل الجيد مسار عودة قصير بالقرب من الجهاز. يقلل ذلك من مساحة الحلقة ويقلل من الحث. وتقلل الحلقات القصيرة من التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي والتداخل.

التحكم في المعاوقة وخصائص التتبع

يعني التحكم في معاوقة التتبع الحفاظ على ثبات هندسة التتبع وخصائص العزل الكهربائي. تحافظ المعاوقة الثابتة على نظافة الإشارات وتقلل من الانعكاسات. للتحكم في المعاوقة، ضع الأثر فوق مستوى مرجعي صلب وحافظ على ثبات المسافة وثبات العزل الكهربائي. يعطي المرجع الأرضي تحت التتبع مباشرةً سلوكًا جيدًا للشريط الدقيق أو الخط المخطط. يساعد ذلك كلاً من الأزواج أحادية الطرف والتفاضلية.

الأزواج التفاضلية وضوضاء الوضع المشترك

تحتاج الأزواج التفاضلية إلى تباعد محكم ومستوى مرجعي صلب للحفاظ على ثبات المعاوقة التفاضلية. تقلل الإشارات التفاضلية من ضوضاء الوضع المشترك إذا تم توجيه الزوج بشكل جيد. احتفظ بالزوجين معًا، وتجنب الدعامات، وحافظ على مستوى الإرجاع قريبًا. يقلل ذلك من كل من التداخل الكهرومغناطيسي المشع والتداخل في الشبكات القريبة.

قواعد التوجيه ومقايضات عدد الطبقات

عندما ينخفض عدد الطبقات، تنخفض مساحة التوجيه. وهذا يدفع المصممين إلى تقليل عرض التتبع والفجوة. يمكن أن تؤدي كثافة التوجيه الأعلى إلى زيادة الحديث المتبادل وتباين المعاوقة. في العديد من التصميمات، يكون الخيار الصحيح هو قبول عدد طبقات أعلى للحفاظ على سهولة التوجيه والحفاظ على الأداء الكهربائي. إن تكلفة المزيد من الطبقات حقيقية، ولكن يمكن أن تكلف سلامة الإشارة السيئة تكلفة أكبر في وقت التصحيح وفشل المنتج.

ألواح عالية السرعة وطبقات أرضية إضافية

تستفيد اللوحات عالية السرعة من إضافة طبقات أرضية لعزل طبقات الإشارة. يقلل هذا من الاقتران بين الإشارات على طبقات مختلفة. تعمل الطبقات الأرضية الإضافية كدروع. فهي تعطي مسار إرجاع قريب منخفض الحث. وهذا يقلل من التداخل الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسي ويجعل التوقيت أكثر قابلية للتنبؤ.

نصائح عملية للتكديس والتوجيه

• ضع مستوى أرضي صلب بالقرب من كل طبقة إشارة عالية السرعة.
• استخدم طائرات الطاقة ذات الصبّات النحاسية العريضة وأبقها منخفضة المقاومة.
• ضع أغطية فصل الطاقة بالقرب من سنون الطاقة واربط الطاقة بالأرض بمسارات قصيرة.
• تجنب الانقسامات المستوية تحت آثار عالية السرعة. إذا كنت مضطرًا للتقسيم، أضف شقوق خياطة بالقرب من الأثر.
• راقب عبر الكثافة حتى لا تتسبب في حدوث انقطاع في الطائرة.
• اجعل الآثار قصيرة وتجنب القواطع.
• استخدم الأزواج التفاضلية للإشارات التي تحتاج إلى مناعة ضد الضوضاء.
• اختر تكديساً يجعل مسار العودة قصيراً ومساحة الحلقة صغيرة.
• توازن النحاس على الطبقات الخارجية لتقليل الاعوجاج.

الملخص

مع ازدياد كثافة الإلكترونيات، تصبح التداخلات الكهرومغناطيسية الكهرومغناطيسية والتداخلات المتبادلة مشاكل أكبر. وتوفر مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات أدوات لمكافحة هذه المشاكل. حيث تساعد مستويات الطاقة والأرض، والطبقات النحاسية المزدوجة، والتراكمات الضيقة، والفصل الجيد. كما أن التخطيط الدقيق للطبقات وممارسة التوجيه الدقيق يقلل من مساحة الحلقة والحث. ويقلل ذلك من التداخل الكهرومغناطيسي والتداخل. في النهاية، توفر خيارات التكديس والتوجيه الجيدة الوقت والمال من خلال تقليل مخاطر التصحيح والفشل.