Chống nhiễu khi thiết kế mạch in

[tiger-lion]

các anh cho em hỏi , chiều rộng đường mạch in(NET) To và nhỏ thì cái nào chống nhiễu tốt hơn? tại sao.

Em thấy các đường(NET) mạch in của main máy tính, hay một số mạch in của nước ngoài đường mạch in rất nhỏ, chỉ khoảng 6 -> 8 (mil) và mạch của họ chạy rất ổn định. Phải chăng đường mạch in nhỏ chống nhiễu tốt hơn?

Ai biết xin giải thích giúp em.

thanks

[nvd.dkt]

Theo mình thì đường to thì dùng cho dòng lớn hơn tí, còn đường nhỏ thì dòng nhỏ. Việc chống nhiễu là phụ thuộc vào khi ta rửa mạch có sạch hay ko, nếu còn một lớp màng đồng mỏng dính 2 đường mạch lại thì cũng có thể gây nhiễu.
Mà nhiễu thì có nhiều yếu tố khác nữa. Nếu nhiễu do kích thước của đường mạch thì vấn đề này ít xảy ra lắm.
(nói không đúng mong các bác chém nhẹ tay)

[tiger-lion]

Nếu nhiễu do kích thước của đường mạch thì vấn đề này ít xảy ra lắm.
(nói không đúng mong các bác chém nhẹ tay)

ít xảy ra có nghĩa là vẫn có. nếu đã có thì để có đc 1 mạch chất lượng thì ít cũng phải loại bỏ nhiễu đó

[Lenh Ho]

PCB ở Việt Nam còn là 1 mớ hỗn độn

[parabol]

Nhiễu thì còn nhiều vấn đề, nếu xét riêng về dây thì càng to càng khỏe.

[tiger-lion]

Nhiễu thì còn nhiều vấn đề, nếu xét riêng về dây thì càng to càng khỏe.

nhưng nhìn rất cá xấu

[+-x:=?]

Chào Tiger/All,

Mình xin trả lời thế này:

1. Bề rộng đường mạch (Trace Width, mình gọi tắt là TW) KHÔNG ảnh hưởng NHIỀU đến việc chống nhiễu, một số ý kiến cho rằng TW nhỏ sẽ nhiễu hơn chút xíu so với TW lớn (theo tính toán/mô phỏng của họ) nhưng KHÔNG ĐÁNG KỂ.

Tuy nhiên, theo công thức tính toán Cross Talk Noise (Nhiễu giữa các tín hiệu) thì không đề cập đến TW, mà chỉ đề cập đến Khoảng Cách giữa các đường mạch và Bề dày lớp cách điện giữa Lớp Tín Hiệu và Return Path Referrence (GND).

Crosstalk ~ K / (1 + (D/H)*(D/H)), where D: distance
between two traces = center to center. H: height above the reference plane
PCB Calculator

Khoảng cách an toàn giữa các tín hiệu: Nếu đường mạch là 10 mils thì khoảng cách tối thiểu giữa 2 đường (cạnh tới cạch) là 3x TW = 30 mils, lí tưởng là 50 mils.

2. Bạn có thắc mắc là thấy một số PCBs, đường mạch chỉ 6-8 mils. Không phải một số, mà là HẦU HẾT các Single End signals (tín hiệu đơn) chỉ sử dụng TW ~ 6-10 mils.

TW = 10 mils (1 Oz Copper) là có thể chịu dc dòng 1 A tại nhiệt độ 20'C rồi nhé. Vì vậy bạn (Sinh Viên) cứ lo lắng sợ đường mạch không chịu dc dòng nên cho nó rộng để an tâm .

Như vậy, nếu đường mạch to/rộng thì khoảng cách giữa 2 tín hiệu phải tăng, ít không gian để chạy, số tín hiệu chạy trên 1 lớp bị hạn chế,...


3. Mỉnh xin nói thêm các yếu tố cơ bản mà mình biết chống nhiễu trong PCB. (Anh em nào biết thì bổ xung thêm, thanks).

+ Tần số tín hiệu hoạt động: Cái này quyết định Vật Liệu làm PCB, Mỗi loại vật liệu sẽ tương ưng với khoảng tần số riêng và đương nhiên giá cả cũng rất khác.
+ Dạng thiết kế (RF, High Speed, Analog, Digital,...). Với mỗi dạng thì sẽ có những yêu cầu cụ thế riêng biệt. Ví dụ: Bạn tke Mạch RF mà không có GND Fence Via/Plane chạy cùng với tín hiệu RF thì hỏng toàn bộ.
+ Impedance: (Trở kháng Z). Hầu hết PCBs đều yêu cầu kiểm soát trở kháng (Impedance Control) để đạt dc hiệu suất cao nhất.

Các bạn tham khảo định lí :Maximum power transfer theorem - Wikipedia, the free encyclopedia

Nôm na thế này: Để đạt dc công suất lớn nhất thì trờ kháng Ngõ Vào phải BẰNG Ngõ Ra. Hãy tưởng tượng PCB (gồm cả linh kiện) cũng là 1 Device (thiết bị) cũng có INPUT và OUTPUT.
Trong giới hạn bài viết này mình chỉ nói đến Kiểm Soát Trở Kháng của Bare PCB (chưa Asembly), không nói đến trở kháng của linh kiện (Tụ, Trở, Cuộn, IC,..) vì cái này dính đến Lí Thuyết Mạch.

+ Impedance: (Trở kháng Z). Chú ý: PCB Bắt Buộc phải từ 2 layers/lớp trở lên (Multi-layer), và Layer GND Bắt Buộc phải nằm kề Layer Signal/tín hiệu.
Trước đây khi còn là SV, mình nghe nói đổ đồng để chống nhiễu, nhưng nó chỉ chống nhiễu trên Layer/Lớp đó thôi, còn giữa 2 lớp tín hiệu thì phải chèn 1 lớp GND vào giữa để chống nhiễu, đồng thời kiểm soát trở kháng (Impedance Control).

Vậy Z = ?, . Theo lí thuyết thì Z = 25 ~ 75 ohms, nhưng thực nghiệm cho thấy, tại 75 Ohm thì đạt hiệu suất cực đại nhưng xuất hiện dòng điện rò (leakage current), người ta thấy rằng Z ~ 53.3 Ohm là lí tưởng. Từ đây người ta làm tròn thành 50 Ohm cho dễ.
Bên Viễn Thông thì thường Z = 75 Ohm. Mình đang nói Single End Signal nhé, nếu Diferential Pairs thì gấp đôi ~ 100 Ohm.

-Công thức: Search "Impedance Calculator/Formula" là ra công thức (mình ko nhớ công thức vì xài phần mềm quen rồi, các bạn cũng có thề dùng phần mềm miễn phí Impedance Calculator của Polar Intrusment, hay tại đây cũng dc :PCB Calculator.
-Các yếu tố ảnh hưởng đến Z (Single End Signal-Tín hiệu đơn hay 1 Net thông thường:
.Trace Width: Bề rộng. TW càng nhỏ thì Z càng lớn (6~10 mils là nhỏ rồi).
.Trace Thickness: Bề dày. TT càng nhỏ thì Z càng lớn (Thường thì TT = 1 Oz ~ 1.4 mils)
.Dielectric Thickness: Bề dày lớp cách điện (Prepreg hay Core). DT càng nhỏ thì Z càng nhỏ. Min DT = 3 mils.
.Dielectric Constant: Hằng số điện môi e (phụ thuộc vào vật liệu cấu thành PCB). e càng nhỏ thì Z càng lớn.

Hầu như ta chỉ thay đổi 2 thông số: "Trace Width: Bề rộng" và "Dielectric Thickness: Bề dày lớp cách điện". Khi tăng DT thì Z tăng, nhưng lại có thể vi phạm đến tổng số lớp trên 1 bề dày PCB cho trước. (Ví Dụ: Bề dày PCB là 100 mils, thì tổng số Lớp có thể là 17 Layers, khi tăng DT (để đạt Z) thì Maximum Layers sẽ bị giảm).
Do đó giảm "Trace Width: Bề rộng" là ảnh hưởng mạnh nhất đến trở kháng.


Tóm Lại:
- Trở Kháng Z: Để đạt hiệu suất mong muốn + Chống nhiễu giữa các Layer/Lớp.
- "Trace Width: Bề rộng": Càng nhỏ --> Z càng lớn (là điều mong muốn).

Bạn Tiger: Độ ổn định của mạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bề rộng mạch cũng có thể gọi là 1 trong những yếu tố đó (TW nhỏ: Dễ kiểm soát Z, Khoảng cách 2 tín hiệu càng rộng, số Layers giảm,..).

Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như Component Placement (đặt linh kiện), Equal Length (cùng chiều dài mach), Splitting Power (Đổ đồng cho Nguồn), Thermal (Nhiệt),…

P/S: Môn Thiết Kế Mạch In dạy trong các trường DH chủ yếu là hướng dẫn sử dụng phần mềm chứ không di vào các qui chuẩn/thông số cụ thể. Những gì mình viết là dựa vào kinh nghiệm cá nhân + kiến thức tự tìm hiểu, chỉ để các bạn SV tham khảo. Anh em nào đang làm về PCB, vui lòng góp ý để chúng ta chia sẻ.

Thank you,

[Lenh Ho]

chúng e cần những bài thế này đây bác +-x:=? :
bác có tài liệu về nó thì share nhé
cực kỳ hay

thanks cái đã ^^

[superspeed]

đổ mass cho bo mạch làm tăng khả năng chống nhiễu và làm bo mạch tản nhiệt tốt hơn

[joystick]

bác +-x:=?
Bác lấy số liệu ở đâu vậy?

[+-x:=?]

bác +-x:=?
Bác lấy số liệu ở đâu vậy?

Như mình đã nói: Tất cả các kiến thức trên, mình không dc trang bị khi còn là SV, mà tự tìm hiểu trong quá trình làm việc + kinh nghiệm. Tất nhiên tài liệu mình tham khảo bằng Tiếng Anh nên chắc chắn không thể understand completely đươc.
Tuy nhiên, không phải tự nhiên mà mình đưa ra những thông số trên, nếu bạn băn khoăn, vui lòng cho mình biết thông số cụ thể nào bạn muốn clarify.
Rất vui dc chia sẻ với các bạn.

[postmanbk]

Mình thấy chiều dài của trace cũng rất quan trọng. VD: trace tụ bypass đến IC càng ngắn càng tốt

[Lenh Ho]

bác +-x:=? có thể cho biết những tài liệu này đựoc không
e cũng hiểu sơ sơ được tiếng anh ^^

[+-x:=?]

bác +-x:=? có thể cho biết những tài liệu này đựoc không
e cũng hiểu sơ sơ được tiếng anh ^^

Bạn có thể tham khảo 2 files cơ bản này:

[duonghoang]

Ko biết bác +-x:=? tên gì nhỉ, chắc là bác chuyên thiết kế mạch in nhiều lớp rồi, bác nói nhiều cái em vẫn chưa hiểu nhiều lắm.
Tiện đây bác cho em hỏi một số vấn đề với, em cũng đang làm mấy mạch Analog đưa vào Card AD 16bit, thường những net của Analog em vẫn hay thường đi kèm song song với nó 1 net GND, đối với cảm biến dây vỏ bọc nhiễu bên ngoài em đều nối xuống mát (GND_EARTH), nhưng khi em chạm tay vào cảm biến là tín hiệu nó sẽ lệch đi một ít (khoảng 1-2 mV), nhưng khi em nối luôn GND với GND_EARTH luôn thì nó giảm xuống tương đối, liệu có cách nào tối ưu hơn ko vậy anh. Đối với một số máy em có dùng Servo thì tín hiệu Analog cũng bị nhiễu một phần khi bật Servo lên, anh có thể cho em một vài ý kiến được không.
Thank anh nhiều.