การออกแบบ PCB เทคนิคการลด Noise ในวงจร Embedded
* Noise คือสัญญาณ Digital หรือสัญญาณ Analog ใดที่เราไม่ต้องการแล้ว Noise มาจากไหนละ?
* เกิดจากการรบกวนกันในวงจร Digital
* การรบกวนทางสนามแม่เหล็ก (H-field)
* การรบกวนทางสนามไฟฟ้า (E-field)
* การสั่นของตัวเก็บประจุหรือในสาย Coaxial
* ความต้านทานของเส้นลายทองแดงใน PCB
* อุณหภูมิที่มีการเปลี่ยนแปลง
* กระแสไหลย้อนกลับจากเซ็นเซอร์
คิดว่าหลายๆคนคงจะจำฟิสิกส์เบื้องต้นได้ เรื่องประจุคู่ (Couple Charge) เมื่อมีประจุ+ และประจุ- อยู่ใกล้กันจะเกิดเส้นแรงไฟฟ้าหรือที่เรียกว่า Flux ทิศทางของ Flux จะมีทิศทางจากประจุ+ ไปยังประจุลบ ลองดูภาพประกอบ
Couple Charge
คงอยากจะถามผมใช่ไหมครับแล้วมันเกี่ยวกับ Noise ใน PCB ยังไง มาดูภาพต่อไปกันเลย
PCB E-Field
จากรูปเป็น PCB แบบหน้าเดียวลายทองแดงด้านซ้ายเป็นไฟ+ ด้านขวาเป็นไฟลบ จะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นที่ด้านบนและด้านล่าง PCB สนามไฟฟ้านี่แหล่ะครับที่เป็น Noise ได้อย่างดีเลย ทางแก้ก็ต้องเท Ground Plane ลงที่ด้าน Bottom Layer
เท Ground Plane ลง Bottom Layer
หลังจากเท Ground Plane แล้วสนามไฟฟ้าด้านล่างจะหายไป เนื่องจาก Ground Plane จะเป็นตัว Shield ไว้ ถ้าสามารถทำ Ground Plan ไว้ทั้งด้านบนและด้านล่างได้ สนามไฟฟ้าทั้งด้านบนและด้านล่างจะหายไป ลองสังเกตุดูครับเทคนิค Ground Plane จะใช้กันยอะมากยิ่งพวกวงจรที่ทำงานที่ความถี่สูงยิ่งต้องมี
Oscillator Source
อีกส่วนนึงที่สำคัญมากในวงจร Microcontroller, Microprocessor คือส่วน Oscillator ที่ป้อน clock ให้วงจรทำงาน ในการออกแบบนั้นให้พยายามใช้ความถี่ที่ต่ำที่สุดที่วงจรสามารถทำงานได้ การใช้ความถี่ที่ต่ำลง ช่วยลดค่า XL, XC ในลายทองแดง ช่วยลดความร้อนและพลังงานใน Core Microcontroller สำหรับการออกแบบ PCB ที่ดี จะต้องมี Ground Plane รอบๆ XTAL หรือจะบัดกรีตัวถัง XTAL ลง Ground Plane ด้วยก็ดีครับ และจะต้องเดินลายทองแดงจาก Microcontroller ไปยัง XTAL ให้สั้นที่สุด สำหรับตัวอย่างการวางอุปกรณ์ลองดูตัวอย่างจาก Application Note ของ ATMEL ดูครับ
บทความ
0 ความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น