Saat ini, frekuensi clock sistem elektronik adalah beberapa ratus megahertz, tepi awal dan akhir pulsa yang digunakan berada dalam rentang sub-nanodetik, dan sirkuit video berkualitas tinggi juga digunakan untuk laju piksel sub-nanodetik. Kecepatan pemrosesan yang lebih tinggi ini mewakili tantangan konstan dalam rekayasa. Maka bagaimana mencegah dan mengatasi masalah interferensi elektromagnetik konektor ini patut kita perhatikan.
Laju osilasi pada rangkaian menjadi lebih cepat (waktu naik/turun), amplitudo tegangan/arus menjadi lebih besar, dan masalah menjadi lebih. Oleh karena itu, lebih sulit untuk memecahkan kompatibilitas elektromagnetik (EMC) hari ini daripada sebelumnya.
Sebelum dua simpul rangkaian, arus pulsa yang berubah dengan cepat mewakili apa yang disebut sumber kebisingan mode diferensial. Medan elektromagnetik di sekitar rangkaian dapat berpasangan dengan komponen lain dan menyerang bagian sambungan. Kebisingan yang digabungkan secara induktif atau kapasitif adalah gangguan mode umum. Arus interferensi frekuensi radio adalah sama satu sama lain, dan sistem dapat dimodelkan sebagai: terdiri dari sumber kebisingan, sirkuit korban" atau"penerima", dan loop (biasanya backplane). Beberapa faktor digunakan untuk menggambarkan besarnya interferensi: intensitas sumber kebisingan, ukuran area di sekitar arus interferensi, dan laju perubahan.
Jadi, meskipun ada kemungkinan gangguan yang tidak diinginkan di sirkuit, kebisingan hampir selalu menjadi model bersama. Setelah kabel disambungkan antara konektor input/output (I/O) dan sasis atau bidang tanah, ketika beberapa tegangan RF muncul, beberapa miliamp arus RF dapat cukup untuk melebihi tingkat emisi yang diizinkan.
Kopling dan propagasi kebisingan
Kebisingan mode umum disebabkan oleh desain yang tidak masuk akal. Beberapa alasan tipikal adalah bahwa panjang masing-masing kabel dalam pasangan yang berbeda berbeda, atau jarak ke bidang daya atau sasis berbeda. Alasan lainnya adalah cacat komponen, seperti kumparan dan transformator induksi magnetik, kapasitor dan perangkat aktif (seperti penerapan sirkuit terintegrasi khusus (ASIC)).
Komponen magnetik, terutama yang disebut"inti besi tersedak" jenis induktor penyimpanan energi, digunakan dalam konverter daya dan selalu menghasilkan medan elektromagnetik. Celah udara di sirkuit magnetik setara dengan resistansi besar di sirkuit seri, di mana lebih banyak daya yang dikonsumsi. Akibatnya, kumparan choke inti besi dililitkan pada batang ferit untuk menghasilkan medan elektromagnetik yang kuat di sekitar batang, dan kekuatan medan terkuat ada di dekat elektroda. Pada catu daya switching yang menggunakan struktur retrace, harus ada celah pada transformator dengan medan magnet yang kuat di antaranya. Elemen yang paling cocok untuk mempertahankan medan magnet adalah tabung spiral, sehingga medan elektromagnetik didistribusikan sepanjang inti tabung. Ini adalah salah satu alasan mengapa struktur spiral lebih disukai untuk elemen magnetik yang beroperasi pada frekuensi tinggi.
Rangkaian decoupling yang tidak tepat juga sering menjadi sumber interferensi. Jika rangkaian membutuhkan arus pulsa yang besar, dan kebutuhan kapasitansi kecil atau resistansi internal yang sangat tinggi tidak dapat dijamin selama decoupling parsial, tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian daya akan turun. Ini setara dengan riak, atau setara dengan perubahan tegangan yang cepat antar terminal. Karena kapasitansi paket yang menyimpang, interferensi dapat digabungkan ke sirkuit lain, menyebabkan masalah mode umum.
Ketika arus mode umum mencemari sirkuit antarmuka I/O, masalahnya harus diselesaikan sebelum melewati konektor. Aplikasi yang berbeda disarankan untuk menggunakan metode yang berbeda untuk memecahkan masalah ini. Di sirkuit video, sinyal I/O ada ujung tunggal dan berbagi loop umum yang sama. Untuk mengatasinya, gunakan filter LC kecil untuk menyaring noise. Dalam jaringan antarmuka seri frekuensi rendah, beberapa kapasitansi nyasar cukup untuk mengalihkan kebisingan ke papan bawah. Antarmuka yang digerakkan secara berbeda, seperti Ethernet, biasanya digabungkan ke area I/O melalui transformator, dan kopling disediakan oleh center tap pada satu atau kedua sisi transformator. Keran tengah ini terhubung ke pelat bawah melalui kapasitor tegangan tinggi untuk mengalihkan derau mode umum ke pelat bawah sehingga sinyal tidak terdistorsi.
Kebisingan mode umum di area I/O
Tidak ada solusi universal untuk menyelesaikan semua jenis masalah antarmuka I/O. Tujuan utama desainer adalah merancang sirkuit dengan baik, dan mereka sering mengabaikan beberapa detail yang dianggap sederhana. Beberapa aturan dasar dapat meminimalkan kebisingan sebelum mencapai konektor:
1) Atur kapasitor decoupling dekat dengan beban.
2) Ukuran loop dari arus pulsa yang berubah dengan cepat dari tepi depan dan belakang harus yang terkecil.
3) Jauhkan perangkat arus tinggi (yaitu, driver dan ASIC) dari port I/O.
4) Ukur integritas sinyal untuk memastikan overshoot dan undershoot minimum, terutama untuk sinyal kritis dengan arus besar (seperti jam dan bus).
5) Gunakan penyaringan lokal, seperti ferit RF, untuk menyerap interferensi RF.
6) Sediakan sambungan lap impedansi rendah ke alas tiang atau referensi di area I/O di alas tiang. Kebisingan RF dan konektor
Bahkan jika teknisi mengambil banyak tindakan pencegahan yang tercantum di atas untuk mengurangi kebisingan RF di area I/O, tidak ada jaminan bahwa tindakan pencegahan ini akan cukup berhasil untuk memenuhi persyaratan emisi. Beberapa noise melakukan interferensi, yaitu arus mode umum mengalir pada papan sirkuit internal. Sumber gangguan ini adalah antara backplane dan sirkuit. Oleh karena itu, arus RF ini harus mengalir melalui jalur dengan impedansi terendah (antara pelat bawah dan jalur pembawa sinyal). Jika konektor tidak menunjukkan impedansi yang cukup rendah (pada tumpang tindih dengan pelat dasar), arus RF mengalir melalui kapasitansi nyasar. Ketika arus RF ini mengalir melalui kabel, emisi pasti akan terjadi.
Mekanisme lain untuk menginjeksi arus mode-umum ke dalam area I/O adalah penyambungan sumber interferensi kuat di dekatnya. Bahkan beberapa"terlindung" konektor tidak berguna, karena sumber gangguan berada di dekat konektor, seperti lingkungan PC. Jika ada celah antara konektor dan backplane, tegangan RF yang diinduksi di sini dapat menurunkan kinerja EMC.
Ada metode untuk melindungi konektor, menambahkan buluh jari atau gasket. Tumpang tindih konektor adalah untuk mengisi celah antara konektor dan casing. Metode ini membutuhkan liner. Gasket logam lebih baik selama ditangani dengan benar, yaitu selama permukaan tidak terkontaminasi, selama tangan tidak menyentuh atau merusak gasket, dan selama ada tekanan yang cukup untuk mempertahankan baik, rendah -kontak impedansi
Cara lain adalah dengan memasang konektor pada konektor atau memasang konektor pada housing. Pada saat ini, permukaan kontak maksimum sedikit lebih kecil, dan ukuran serta elastisitas tab harus dikontrol dengan ketat. Saat memasang konektor berpelindung, buat lubang pada casing, dan keluarkan oli di sisi lubang. Hati-hati membuatnya. Jika toleransi tidak sesuai, konektor akan tenggelam terlalu dalam di casing dan tumpang tindih akan terputus. Setiap insinyur EMC tahu bahwa dalam quot" yang sangat baik" sistem, masalah ini harus memenuhi persyaratan peluncuran dan diperiksa tepat waktu di jalur produksi. Gasket yang tidak dikencangkan atau ditekuk, dipasang pada oli di area kritis, akan gagal.
Konektor EMI dipilih karena alasan berikut:
1) Plastik berbusa konduktif sangat lembut dan dapat ditempatkan di seluruh keliling konektor. Ini menghilangkan masalah yang terkait dengan casing dan gasket lainnya.
2) Insinyur mesin dapat memasang konektor dalam kisaran toleransi yang dapat diterima dari sasis sistem.
3) Konektor dan sasis dihubungkan dengan impedansi rendah untuk memastikan kontak yang baik. Liner di sisi dalam dinding kabinet dapat dibuat dari bahan yang lebih lembut bila perlu dicat dan memiliki persyaratan penutup.
4) Untuk desain yang memerlukan pendinginan paksa, paking sebaiknya memiliki fitur lain: sambungan antara konektor dan dinding selubung harus disegel untuk mengurangi kebocoran udara. Di lingkungan yang berdebu, paking harus membantu menjaga sistem tetap bersih.
