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印刷電路板上管理磁耦合
讓我們看一下PCB上的兩種耦合。電容耦合或交流耦合是與由電介質(zhì)隔開的兩個(gè)金屬導(dǎo)體相關(guān)的現(xiàn)象。當(dāng)然，這就是電容器的工作方式。它還具有RF耦合器的功能。一個(gè)元件上的電場(chǎng)由于其鄰近和共享邊界而進(jìn)入另一元件。
什么是磁耦合？
磁耦合是另一種動(dòng)物。移動(dòng)的電荷將產(chǎn)生磁場(chǎng)作為副產(chǎn)物。磁場(chǎng)可能會(huì)非常強(qiáng)大，盡管隨著受害者遠(yuǎn)離攻擊者而使其作用迅速減弱。
磁場(chǎng)的特殊作用之一是我們無法以常規(guī)方式屏蔽它們。助焊劑線將直接穿過銅層，并且其路徑中的幾乎任何東西都容易受到影響。如果需要的話，鎳和鐵是可以幫助屏蔽磁性的兩種材料。然后，您正在用實(shí)際的磁鐵來對(duì)抗感應(yīng)磁場(chǎng)。唔。
盡管不必給它們提供大量空間，但應(yīng)在所有三個(gè)維度上都考慮電感器或變壓器周圍的間隙。如果我在第一層上有一個(gè)用于開關(guān)電源的電感器，我會(huì)認(rèn)為電感器下面的幾層是無人區(qū)，特別是對(duì)于任何高速信號(hào)路由。
因此，我們?cè)趯?dǎo)體附近有一個(gè)感應(yīng)場(chǎng)，而輻射場(chǎng)則進(jìn)一步擴(kuò)展。電流和磁流彼此正交，磁場(chǎng)沿著導(dǎo)體環(huán)繞。我們可以使用物理學(xué)老師稱之為右手法則的方法來找出磁通量的流動(dòng)方向。
手機(jī)和其他設(shè)備中至少內(nèi)置了一種電容耦合應(yīng)用。觸摸屏將基于電容耦合方案或電阻性元件來捕獲手指運(yùn)動(dòng)。另一方面，電磁耦合已在這些相同設(shè)備的無線充電中找到了最酷的應(yīng)用。
跨越氣隙獲取電荷-磁學(xué)的卓越應(yīng)用
第一個(gè)手指跟蹤似乎很敏感，而第二個(gè)似乎更白肋。您知道可以為用完的電池充電時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的耦合。之所以起作用，是因?yàn)樵诔潆娫鸵苿?dòng)設(shè)備上的另一個(gè)線圈上都有一個(gè)相當(dāng)大的線圈。這兩個(gè)設(shè)備鎖定在所謂的共振磁耦合中。
與典型的電感耦合相比，這種頻率對(duì)準(zhǔn)允許功率在更大的距離上被接收單元清除。Nicola
Tesla時(shí)代的真正進(jìn)步在于效率。諧振傳遞是通過使線圈環(huán)產(chǎn)生振蕩電流來實(shí)現(xiàn)的。這產(chǎn)生振蕩磁場(chǎng)。
由于線圈高度諧振，因此放置在線圈中的任何能量都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)消失。但是，如果第二個(gè)線圈靠近它，則第二個(gè)線圈可以吸收大部分能量，其方式與變壓器中的次級(jí)線圈幾乎相同。這可以通過簡(jiǎn)單的電路將功率轉(zhuǎn)移到附近區(qū)域。
問題是這樣的共鳴并不總是好的結(jié)果。不正確的走線路徑可能是有害耦合的起源-噪音！電源和/或接地平面中的環(huán)路會(huì)隨著插槽周圍的電流渦流而產(chǎn)生鈴聲。傳輸線或其他反射幾何形狀中的短截線可能是電磁干擾的來源。
處理磁耦合的簡(jiǎn)單技巧
PCB設(shè)計(jì)中有很多規(guī)則可以幫助減少不同電路之間的相互影響。最相關(guān)的是元素之間的間距。放下的任何走線都應(yīng)考慮到每當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)圍繞導(dǎo)體的所謂B場(chǎng)。
為了保持信號(hào)完整性，我們要避免對(duì)電流造成障礙的阻抗不匹配。通孔是磁耦合的主要位置之一。從痕跡進(jìn)入桶狀并回到痕跡可能會(huì)在高數(shù)據(jù)速率下造成震動(dòng)。
一個(gè)小故事：您工作的每個(gè)工程師都會(huì)有自己的優(yōu)先級(jí)。有些將集中于功率形狀和旁路電容器的放置。在此方面做得好將緩解大多數(shù)其他問題。其他EE將努力爭(zhēng)取更緊密的長度匹配或通道之間的接地軌，以集中削減時(shí)序預(yù)算。
我有一位先生，他無法忍受兩個(gè)過孔穿過接地層中同一空隙的景象。唯一可行的方法是兩個(gè)通孔攜帶形成差分對(duì)的信號(hào)。在剩下的時(shí)間里，這是公開邀請(qǐng)大幅度信號(hào)干擾其小幅度表親。
為了將電路板取出，我逐層檢查了電路板，并盡可能多地分隔了過孔。即使使用同一網(wǎng)，我們也希望較小的小組減少該地區(qū)其他銅澆注的開口。減少電磁干擾的總負(fù)荷是一個(gè)接一個(gè)的小動(dòng)作。了解高速總線在PCB上傳播的物理原理，使您距離成功的設(shè)計(jì)工作更近了一步。
磁學(xué)并不是什么新鮮事物。法拉第，特斯拉，麥克斯韋等先驅(qū)者一直在研究這種自然現(xiàn)象。但是，我們?nèi)栽谔剿?，學(xué)習(xí)和開發(fā)新產(chǎn)品，這些新產(chǎn)品使物理學(xué)能夠?yàn)楣餐睦娑Α?span lang="EN-US">