כיום, תדר השעון של מערכות אלקטרוניות הוא כמה מאות מגה-הרץ, הקצוות המובילים והאחרונים של הפולסים שבהם נעשה שימוש נמצאים בטווח של תת-ננו-שניות, ומעגלי וידאו באיכות גבוהה משמשים גם לקצבי פיקסלים של תת-ננו-שניות. מהירויות עיבוד גבוהות יותר אלו מייצגות אתגרים קבועים בהנדסה. אז איך למנוע ולפתור את הבעיה של הפרעות אלקטרומגנטיות מחברים ראוי לתשומת לבנו.
קצב התנודה במעגל הופך מהיר יותר (זמן עלייה/ירידה), משרעת המתח/הזרם גדלה והבעיה הופכת יותר. לכן, קשה יותר לפתור תאימות אלקטרומגנטית (EMC) כיום מאשר בעבר.
לפני שני הצמתים של המעגל, זרם הדופק המשתנה במהירות מייצג את מה שנקרא מקור הרעש במצב דיפרנציאלי. השדה האלקטרומגנטי סביב המעגל יכול להתחבר לרכיבים אחרים ולפלוש לחלק החיבור. רעש בשילוב אינדוקטיבי או קיבולי הוא הפרעות במצב נפוץ. זרמי ההפרעות בתדר הרדיו זהים זה לזה, וניתן לעצב את המערכת כך: מורכבת ממקור רעש,"מעגל קורבן" או"מקלט", ולולאה (בדרך כלל מטוס אחורי). מספר גורמים משמשים לתיאור גודל ההפרעה: עוצמת מקור הרעש, גודל השטח סביב זרם ההפרעה וקצב השינוי.
לפיכך, למרות שקיימת אפשרות של הפרעות לא רצויות במעגל, הרעש הוא כמעט תמיד דגם שותף. לאחר חיבור כבל בין מחבר הקלט/פלט (I/O) לבין המארז או מישור ההארקה, כאשר מופיע מתח RF מסוים, כמה מיליאמפר של זרם RF יכולים להספיק כדי לחרוג מרמת הפליטה המותרת.
צימוד והפצה של רעש
רעש במצב נפוץ נגרם על ידי עיצוב לא סביר. כמה סיבות טיפוסיות הן שאורכים של חוטים בודדים בזוגות שונים שונים, או שהמרחקים למישור הכוח או לשלדה שונים. סיבה נוספת היא פגמים של רכיבים, כגון סלילי אינדוקציה מגנטיים ושנאים, קבלים והתקנים פעילים (כגון יישום מעגלים משולבים מיוחדים (ASIC)).
רכיבים מגנטיים, במיוחד מה שנקרא"משנק ליבת ברזל" משרני אחסון אנרגיה מסוג, משמשים בממירי הספק ותמיד מייצרים שדות אלקטרומגנטיים. פער האוויר במעגל המגנטי שווה ערך להתנגדות גדולה במעגל סדרתי, שבו נצרך יותר חשמל. כתוצאה מכך, סליל ליבת הברזל כרוך על מוט הפריט כדי ליצור שדה אלקטרומגנטי חזק סביב המוט, וחוזק השדה החזק ביותר הוא ליד האלקטרודה. בספק כוח מיתוג באמצעות מבנה חוזר, חייב להיות פער על השנאי עם שדה מגנטי חזק ביניהם. האלמנט המתאים ביותר לשמירה על השדה המגנטי הוא הצינור הספירלי, כך שהשדה האלקטרומגנטי מופץ לאורך ליבת הצינור. זו אחת הסיבות לכך שמבנה הספירלה מועדף עבור אלמנטים מגנטיים הפועלים בתדרים גבוהים.
גם מעגלי ניתוק בלתי הולמים הופכים לעתים קרובות למקורות הפרעות. אם המעגל דורש זרם דופק גדול, ולא ניתן להבטיח את הצורך בקיבול קטן או בהתנגדות פנימית גבוהה מאוד במהלך ניתוק חלקי, המתח שנוצר על ידי מעגל החשמל יירד. זה שווה ערך לאדוות, או שווה ערך לשינויי מתח מהירים בין מסופים. בשל הקיבול התועה של החבילה, הפרעות יכולות להתחבר למעגלים אחרים, ולגרום לבעיות במצב נפוץ.
כאשר זרם המצב המשותף מזהם את מעגל ממשק ה-I/O, יש לפתור את הבעיה לפני מעבר דרך המחבר. יישומים שונים מוצעים להשתמש בשיטות שונות כדי לפתור בעיה זו. במעגל הווידאו, אותות ה-I/O שם הם חד-קצה וחולקים את אותה לולאה משותפת. כדי לפתור את זה, השתמש במסנן LC קטן כדי לסנן את הרעש. ברשת ממשקים בסדרת תדרים נמוכים, קיבול תועה מסויים מספיק כדי להעביר רעש ללוח התחתון. ממשקים מונעים דיפרנציאליים, כגון Ethernet, מחוברים בדרך כלל לאזור ה-I/O דרך שנאי, והצימוד מסופק על ידי הברזים המרכזיים באחד או בשני הצדדים של השנאי. ברזים מרכזיים אלו מחוברים לצלחת התחתונה באמצעות קבל במתח גבוה כדי להעביר רעשי מצב משותף לצלחת התחתונה כך שהאות לא יתעוות.
רעש מצב נפוץ באזור הקלט/פלט
אין פתרון אוניברסלי לפתרון כל סוגי הבעיות בממשק I/O. המטרה העיקרית של מעצבים היא לתכנן את המעגל היטב, ולעתים קרובות הם מתעלמים מכמה פרטים שנחשבים פשוטים. כמה כללים בסיסיים יכולים למזער את הרעש לפני שהוא מגיע למחבר:
1) הגדר את קבל הניתוק קרוב לעומס.
2) גודל הלולאה של זרם הדופק המשתנה במהירות של הקצוות הקדמיים והאחוריים צריך להיות הקטן ביותר.
3) הרחק התקנים בעלי זרם גבוה (כלומר, דרייברים ו-ASICs) מיציאות ה-I/O.
4) מדוד את תקינות האות כדי להבטיח את המינימום חריגה ותת חריגה, במיוחד עבור אותות קריטיים עם זרמים גדולים (כגון שעונים ואוטובוסים).
5) השתמש בסינון מקומי, כגון RF ferrite, כדי לספוג הפרעות RF.
6) ספק חיבור חבילה בעל עכבה נמוכה ללוח הבסיס או התייחסות באזור הקלט/פלט בלוח הבסיס. רעש RF ומחברים
גם אם מהנדסים ינקטו רבים מאמצעי הזהירות המפורטים לעיל כדי להפחית את רעשי ה-RF באזור הקלט/פלט, אין ערובה שאמצעי הזהירות הללו יהיו מוצלחים מספיק כדי לעמוד בדרישות הפליטה. רעש מסוים מתנהל הפרעה, כלומר, זרם מצב נפוץ זורם על המעגל הפנימי. מקור ההפרעה הזו הוא בין המטוס האחורי למעגל. לכן, זרם RF זה חייב לזרום דרך הנתיב בעל העכבה הנמוכה ביותר (בין הצלחת התחתונה לקו נושא האותות). אם המחבר אינו מציג עכבה נמוכה מספיק (בחפיפה עם לוחית הבסיס), זרם ה-RF זורם דרך הקיבול התועה. כאשר זרם RF זה זורם דרך הכבל, פליטה תתרחש בהכרח.
מנגנון נוסף להזרקת זרם משותף לאזור ה-I/O הוא צימוד של מקורות הפרעה חזקים בקרבת מקום. אפילו כמה"מגן" המחברים חסרי תועלת, מכיוון שמקור ההפרעות נמצא ליד המחבר, כגון סביבת מחשב. אם יש פער בין המחבר לבין המטוס האחורי, מתח ה-RF המושרה כאן יכול לפגוע בביצועי EMC.
ישנן שיטות לסיכוך מחברים, הוספת קני אצבע או אטמים. החפיפה של המחבר היא כדי למלא את הרווח בין המחבר למארז. שיטה זו דורשת אניה. אטמי מתכת טובים יותר כל עוד מטפלים בהם נכון, כלומר כל עוד המשטח אינו מזוהם, כל עוד הידיים לא נוגעות או פוגעות באטם, וכל עוד יש מספיק לחץ כדי לשמור על טוב, נמוך -מגע עכבה.
שיטה נוספת היא להתקין את המחבר על המחבר או להתקין את המחבר על המארז. בשלב זה, משטח המגע המרבי קטן מעט יותר, ויש לשלוט בקפדנות על הגודל והגמישות של הלשוניות. בעת התקנת מחבר מסוכך, צור פתח על המעטפת, והסר את השמן בצד הפתח. הכינו את זה בזהירות. במידה והסבילות אינה מתאימה, המחבר ישקע עמוק מדי במעטפת והחפיפה תופסק. כל מהנדס EMC יודע שבמצט" מצוין" מערכת, נושא זה חייב לעמוד בדרישות ההשקה ולהיבדק בזמן בפס הייצור. אטמים לא מהודקים או מכופפים, המותקנים על השמן באזורים קריטיים, ייכשלו.
מחבר EMI נבחר מהסיבות הבאות:
1) הפלסטיק המוקצף המוליך רך במיוחד וניתן למקם אותו על כל היקף המחבר. זה מבטל בעיות הקשורות למעטפת והאטם האחרים.
2) מהנדס המכונות יכול להתקין את המחבר בטווח הסובלנות המקובל של שלדת המערכת.
3) המחבר והמארז מחוברים בעכבה נמוכה כדי להבטיח מגע טוב. התוחם בצד הפנימי של קיר הארון יכול להיות מחומרים רכים יותר כאשר הוא נדרש לצביעה ויש לו דרישת מיסוך.
4) עבור עיצובים הדורשים קירור מאולץ, רצוי שהאטם יהיה בעל תכונה נוספת: יש לאטום את התפר בין המחבר לקיר המעטפת כדי להפחית את דליפת האוויר. בסביבה מאובקת, האטם אמור לעזור לשמור על ניקיון המערכת.
