Dandanes je taktna frekvenca elektronskih sistemov nekaj sto megahercev, sprednji in zadnji rob uporabljenih impulzov sta v območju podnanosekund, visokokakovostna video vezja pa se uporabljajo tudi za hitrosti pikslov pod nanosekundami. Te višje hitrosti obdelave predstavljajo stalne izzive v inženirstvu. Torej, kako preprečiti in rešiti problem elektromagnetnih motenj konektorja, je vredno naše pozornosti.
Hitrost nihanja v vezju postane hitrejša (čas vzpona/padanja), amplituda napetosti/toka postane večja in problem postane več. Zato je danes težje rešiti elektromagnetno združljivost (EMC) kot prej.
Pred dvema vozliščema vezja hitro spreminjajoči se impulzni tok predstavlja tako imenovani vir šuma v diferencialnem načinu. Elektromagnetno polje okoli vezja se lahko poveže z drugimi komponentami in vdre v priključni del. Induktivno ali kapacitivno sklopljeni šum je motnja običajnega načina. Radiofrekvenčni moteči tokovi so med seboj enaki, sistem pa je mogoče modelirati kot: sestavljen iz vira hrupa,"žrtev vezja" ali"sprejemnik" in zanka (običajno hrbtna plošča). Za opis velikosti motenj se uporablja več dejavnikov: intenzivnost vira hrupa, velikost območja okoli interferenčnega toka in hitrost spremembe.
Tako, čeprav obstaja možnost neželenih motenj v vezju, je hrup skoraj vedno somodel. Ko je kabel povezan med vhodno/izhodnim (I/O) konektorjem in ohišjem ali ozemljitveno ploščo, ko se pojavi nekaj RF napetosti, lahko nekaj miliamperov RF toka preseže dovoljeno raven emisij.
Povezovanje in širjenje hrupa
Hrup v običajnem načinu je posledica nerazumne zasnove. Nekateri tipični razlogi so, da so dolžine posameznih žic v različnih parih različne ali pa so razdalje do napajalne plošče ali ohišja različne. Drugi razlog so okvare komponent, kot so magnetne indukcijske tuljave in transformatorji, kondenzatorji in aktivne naprave (kot je uporaba posebnih integriranih vezij (ASIC)).
Magnetne komponente, zlasti tako imenovana"železna jedra dušilka" tipa induktorjev za shranjevanje energije, se uporabljajo v pretvornikih moči in vedno ustvarjajo elektromagnetna polja. Zračna reža v magnetnem vezju je enaka velikemu uporu v zaporednem vezju, kjer se porabi več energije. Kot rezultat, je tuljava dušilke z železnim jedrom navita na feritno palico, da ustvari močno elektromagnetno polje okoli palice, najmočnejša poljska jakost pa je blizu elektrode. Pri stikalnem napajanju, ki uporablja strukturo retrace, mora biti na transformatorju vrzel z močnim magnetnim poljem vmes. Najprimernejši element za vzdrževanje magnetnega polja je spiralna cev, tako da se elektromagnetno polje porazdeli po dolžini cevnega jedra. To je eden od razlogov, zakaj je spiralna struktura prednostna za magnetne elemente, ki delujejo pri visokih frekvencah.
Neustrezna ločilna vezja pogosto postanejo tudi vir motenj. Če vezje zahteva velik impulzni tok in potrebe po majhni kapacitivnosti ali zelo visoki notranji upornosti ni mogoče zagotoviti med delno ločitvijo, bo napetost, ki jo ustvari napajalni tokokrog, padla. To je enakovredno valovitvi ali enakovredno hitrim spremembam napetosti med sponkami. Zaradi spremenjene kapacitivnosti paketa se lahko motnje povežejo z drugimi vezji, kar povzroči težave v običajnem načinu.
Ko tok skupnega načina kontaminira V/I vmesniško vezje, je treba težavo rešiti, preden gre skozi konektor. Različnim aplikacijam je predlagano uporabo različnih metod za rešitev tega problema. V video vezju so V/I signali enosmerni in imajo isto skupno zanko. Če ga želite rešiti, uporabite majhen LC filter, da filtrirate hrup. V nizkofrekvenčnem serijskem vmesniškem omrežju zadostuje nekaj potečenih kapacitivnosti, da se šum preusmeri na spodnjo ploščo. Različno vodeni vmesniki, kot je Ethernet, so običajno povezani z V/I območjem prek transformatorja, sklop pa zagotavljajo sredinske pipe na eni ali obeh straneh transformatorja. Te osrednje pipe so povezane s spodnjo ploščo preko visokonapetostnega kondenzatorja za preusmeritev šuma skupnega načina na spodnjo ploščo, tako da se signal ne popači.
Hrup običajnega načina na območju V/I
Ni univerzalne rešitve za reševanje vseh vrst težav z vmesnikom V/I. Glavni cilj oblikovalcev je dobro oblikovati vezje, pogosto pa spregledajo nekatere podrobnosti, ki veljajo za preproste. Nekaj osnovnih pravil lahko zmanjša hrup, preden doseže priključek:
1) Nastavite ločevalni kondenzator blizu bremena.
2) Velikost zanke hitro spreminjajočega se impulznega toka sprednjega in zadnjega roba mora biti najmanjša.
3) Naprave z visokim tokom (tj. gonilniki in ASIC) naj bodo proč od V/I vrat.
4) Izmerite celovitost signala, da zagotovite minimalno prekoračitev in podnizanje, zlasti za kritične signale z velikimi tokovi (kot so ure in vodila).
5) Uporabite lokalno filtriranje, kot je RF ferit, da absorbirate RF motnje.
6) Zagotovite nizko impedančno povezavo v krogu na osnovno ploščo ali referenco v V/I območju na osnovni plošči. RF šum in konektorji
Tudi če inženirji sprejmejo številne zgoraj navedene previdnostne ukrepe za zmanjšanje radiofrekvenčnega hrupa v V/I območju, ni nobenega zagotovila, da bodo ti previdnostni ukrepi dovolj uspešni za izpolnjevanje zahtev glede emisij. Nekaj hrupa je prevedena interferenca, to je običajni tok, ki teče na notranjem vezju. Vir teh motenj je med hrbtno ploščo in vezjem. Zato mora ta RF tok teči skozi pot z najnižjo impedanco (med spodnjo ploščo in linijo za prenos signala). Če konektor ne kaže dovolj nizke impedance (pri prekrivanju z osnovno ploščo), teče RF tok skozi razpadno kapacitivnost. Ko ta RF tok teče skozi kabel, se neizogibno pojavi emisija.
Drug mehanizem za vbrizgavanje toka običajnega načina v območje V/I je povezovanje močnih virov motenj v bližini. Celo nekaj"zaščitenih" konektorji so neuporabni, ker je vir motenj blizu priključka, na primer v okolju osebnega računalnika. Če je med priključkom in hrbtno ploščo vrzel, lahko tu inducirana RF napetost poslabša delovanje EMC.
Obstajajo metode za zaščito konektorjev, dodajanje prstnih trsov ali tesnil. Prekrivanje konektorja je namenjeno zapolnitvi vrzeli med konektorjem in ohišjem. Ta metoda zahteva podlogo. Kovinska tesnila so boljša, dokler se z njimi pravilno ravna, torej dokler površina ni onesnažena, dokler se roke ne dotikajo ali poškodujejo tesnila in dokler je tlak dovolj za vzdrževanje dobrega, nizkega - impedančni kontakt.
Druga metoda je namestitev konektorja na konektor ali namestitev konektorja na ohišje. V tem času je največja kontaktna površina nekoliko manjša, velikost in elastičnost jezičkov pa je treba strogo nadzorovati. Pri nameščanju zaščitenega konektorja naredite odprtino na ohišju in odstranite olje na strani odprtine. Previdno naredite. Če toleranca ni ustrezna, se bo konektor pregloboko pogreznil v ohišje in prekrivanje bo prekinjeno. Vsak inženir EMC ve, da je v"odlično" sistema, mora to vprašanje izpolnjevati zahteve za zagon in biti pravočasno preverjeno na proizvodni liniji. Nepritrjena ali upognjena tesnila, nameščena na olje na kritičnih mestih, ne bodo delovala.
EMI konektor je bil izbran iz naslednjih razlogov:
1) Prevodna penasta plastika je izredno mehka in se lahko namesti po celotnem obodu konektorja. To odpravlja težave, povezane z drugim ohišjem in tesnilom.
2) Strojni inženir lahko namesti konektor v sprejemljivem tolerančnem območju ohišja sistema.
3) Konektor in ohišje sta povezana z nizko impedanco, da se zagotovi dober stik. Podloga na notranji strani stene omare je lahko izdelana iz mehkejših materialov, kadar jo je potrebno barvati in ima zahtevo za maskiranje.
4) Pri konstrukcijah, ki zahtevajo prisilno hlajenje, naj ima tesnilo po možnosti še eno lastnost: šiv med konektorjem in steno ohišja mora biti zatesnjen, da se zmanjša uhajanje zraka. V prašnem okolju mora tesnilo pomagati ohranjati sistem čist.
