برقی مقناطیسی مسائل سے بچنے کے لیے پی سی بی ڈیزائن کے لیے 6 نکات

PCB ڈیزائن میں، برقی مقناطیسی مطابقت (EMC) اور متعلقہ برقی مقناطیسی مداخلت (EMI) روایتی طور پر انجینئرز کے لیے دو بڑے سر درد رہے ہیں، خاص طور پر آج کے سرکٹ بورڈ کے ڈیزائن اور اجزاء کے پیکجوں میں سکڑتے رہتے ہیں، OEM کو تیز رفتار نظام کی ضرورت ہوتی ہے۔اس آرٹیکل میں، میں پی سی بی کے ڈیزائن میں برقی مقناطیسی مسائل سے بچنے کا طریقہ بتاؤں گا۔

1. Crosstalk اور سیدھ میں توجہ مرکوز ہے

کرنٹ کے مناسب بہاؤ کو یقینی بنانے کے لیے صف بندی خاص طور پر اہم ہے۔اگر کرنٹ کسی آسیلیٹر یا اسی طرح کے دوسرے آلے سے آتا ہے، تو یہ خاص طور پر اہم ہے کہ کرنٹ کو زمینی پرت سے الگ رکھا جائے، یا کرنٹ کو کسی اور سیدھ کے ساتھ متوازی چلنے سے روکا جائے۔متوازی طور پر دو تیز رفتار سگنل EMC اور EMI پیدا کر سکتے ہیں، خاص طور پر کراسسٹالک۔یہ ضروری ہے کہ ریزسٹر کے راستوں کو جتنا ممکن ہو سکے چھوٹا رکھا جائے اور موجودہ واپسی کے راستوں کو جتنا ممکن ہو چھوٹا رکھا جائے۔واپسی کے راستے کی لمبائی ترسیلی راستے کی لمبائی کے برابر ہونی چاہیے۔

EMI کے لیے، ایک راستے کو "خلاف ورزی کا راستہ" کہا جاتا ہے اور دوسرا "متاثرہ راستہ"۔برقی مقناطیسی میدانوں کی موجودگی کی وجہ سے انڈکٹیو اور کیپسیٹیو کپلنگ "شکار" کے راستے کو متاثر کرتی ہے، اس طرح "شکار کے راستے" پر آگے اور ریورس کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔اس طرح، لہر ایک مستحکم ماحول میں پیدا ہوتی ہے جہاں سگنل کی ترسیل اور وصول کی لمبائی تقریباً برابر ہوتی ہے۔

مستحکم سیدھ کے ساتھ ایک متوازن ماحول میں، حوصلہ افزائی کی دھاروں کو ایک دوسرے کو منسوخ کرنا چاہئے، اس طرح کراسسٹالک کو ختم کرنا چاہئے.تاہم، ہم ایک نامکمل دنیا میں ہیں جہاں ایسا کچھ نہیں ہوتا۔لہذا، ہمارا مقصد یہ ہے کہ تمام صف بندی کے لیے کراسسٹالک کو کم سے کم رکھا جائے۔اگر متوازی لائنوں کے درمیان چوڑائی لائنوں کی چوڑائی سے دوگنا ہو تو کراسسٹالک کے اثر کو کم کیا جا سکتا ہے۔مثال کے طور پر، اگر لائن کی چوڑائی 5 ملی میٹر ہے، تو دو متوازی لائنوں کے درمیان کم از کم فاصلہ 10 میل یا اس سے زیادہ ہونا چاہیے۔

جیسا کہ نئے مواد اور اجزاء ظاہر ہوتے رہتے ہیں، پی سی بی ڈیزائنرز کو بھی EMC اور مداخلت کے مسائل سے نمٹنا جاری رکھنا چاہیے۔

2. ڈیکپلنگ کیپسیٹرز

ڈیکپلنگ کیپسیٹرز کراسسٹالک کے ناپسندیدہ اثرات کو کم کرتے ہیں۔وہ ڈیوائس کی پاور اور گراؤنڈ پن کے درمیان واقع ہونے چاہئیں، جو AC کی کم رکاوٹ کو یقینی بناتا ہے اور شور اور کراسسٹالک کو کم کرتا ہے۔ایک وسیع فریکوئنسی رینج پر کم مائبادا حاصل کرنے کے لیے، ایک سے زیادہ ڈیکپلنگ کیپسیٹرز کا استعمال کیا جانا چاہیے۔

decoupling capacitors رکھنے کے لیے ایک اہم اصول یہ ہے کہ سب سے کم اہلیت والے کیپیسیٹر کو آلائنمنٹ پر آنے والے اثرات کو کم کرنے کے لیے آلہ کے جتنا ممکن ہو قریب رکھا جاتا ہے۔اس مخصوص کیپسیٹر کو ڈیوائس کے پاور سپلائی پنوں یا پاور سپلائی ریس وے کے جتنا ممکن ہو قریب رکھا جانا چاہیے اور کپیسیٹر کے پیڈ براہ راست ویاس یا گراؤنڈ لیول سے منسلک ہونے چاہئیں۔اگر سیدھ لمبی ہے تو، زمینی رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے متعدد ویاس استعمال کریں۔

3. پی سی بی کو گراؤنڈ کرنا

EMI کو کم کرنے کا ایک اہم طریقہ پی سی بی گراؤنڈ لیئر کو ڈیزائن کرنا ہے۔پہلا قدم پی سی بی بورڈ کے کل رقبے کے اندر گراؤنڈنگ ایریا کو زیادہ سے زیادہ بڑا بنانا ہے تاکہ اخراج، کراسسٹالک اور شور کو کم کیا جا سکے۔ہر جزو کو گراؤنڈ پوائنٹ یا گراؤنڈنگ لیئر سے جوڑتے وقت خاص خیال رکھنا ضروری ہے، جس کے بغیر قابل اعتماد گراؤنڈنگ پرت کے غیر جانبدار اثر کو پوری طرح سے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔

ایک خاص طور پر پیچیدہ پی سی بی ڈیزائن میں کئی مستحکم وولٹیج ہوتے ہیں۔مثالی طور پر، ہر حوالہ وولٹیج کی اپنی متعلقہ گراؤنڈنگ پرت ہوتی ہے۔تاہم، بہت زیادہ گراؤنڈنگ لیئرز پی سی بی کی مینوفیکچرنگ لاگت کو بڑھا دیں گی اور اسے بہت مہنگی کر دیں گی۔ایک سمجھوتہ یہ ہے کہ گراؤنڈنگ لیئرز کو تین سے پانچ مختلف مقامات پر استعمال کیا جائے، جن میں سے ہر ایک میں کئی گراؤنڈنگ سیکشنز شامل ہو سکتے ہیں۔یہ نہ صرف بورڈ کی مینوفیکچرنگ لاگت کو کنٹرول کرتا ہے بلکہ EMI اور EMC کو بھی کم کرتا ہے۔

اگر EMC کو کم کرنا ہے تو کم مائبادا گراؤنڈنگ سسٹم ضروری ہے۔ملٹی لیئر پی سی بی میں کاپر بیلنس بلاک (کاپر تھیونگ) یا بکھری ہوئی گراؤنڈنگ لیئر کے بجائے قابل اعتماد گراؤنڈنگ لیئر کا ہونا بہتر ہے کیونکہ اس میں کم رکاوٹ ہے، موجودہ راستہ فراہم کرتا ہے اور ریورس سگنلز کا بہترین ذریعہ ہے۔

سگنل کو زمین پر واپس آنے میں کتنا وقت لگتا ہے یہ بھی بہت اہم ہے۔سگنل کو منبع تک جانے اور جانے میں لگنے والے وقت کا موازنہ ہونا چاہیے، بصورت دیگر اینٹینا جیسا واقعہ پیش آئے گا، جس سے تابکاری توانائی EMI کا حصہ بن جائے گی۔اسی طرح، سگنل کے منبع سے/سے کرنٹ کی سیدھ ممکن حد تک مختصر ہونی چاہیے، اگر منبع اور واپسی کے راستے برابر لمبائی کے نہیں ہیں، تو زمینی اچھال آئے گا اور یہ EMI بھی پیدا کرے گا۔

4. 90° زاویوں سے گریز کریں۔

EMI کو کم کرنے کے لیے، الائنمنٹ، ویاس اور دیگر اجزاء کو 90° زاویہ بنانے سے گریز کرنا چاہیے، کیونکہ صحیح زاویہ تابکاری پیدا کرے گا۔90 ° زاویہ سے بچنے کے لیے، سیدھ کو کونے میں کم از کم دو 45 ° زاویہ کی وائرنگ ہونی چاہیے۔

5. زیادہ سوراخ کے استعمال میں محتاط رہنے کی ضرورت ہے۔

تقریباً تمام پی سی بی لے آؤٹ میں، مختلف تہوں کے درمیان کنڈکٹیو کنکشن فراہم کرنے کے لیے ویاس کا استعمال کیا جانا چاہیے۔بعض صورتوں میں، وہ مظاہر بھی پیدا کرتے ہیں، کیونکہ جب سیدھ میں ویاس بنائے جاتے ہیں تو خصوصیت کی رکاوٹ بدل جاتی ہے۔

یہ یاد رکھنا بھی ضروری ہے کہ ویاس سیدھ کی لمبائی میں اضافہ کرتے ہیں اور اسے ملانے کی ضرورت ہے۔امتیازی صف بندی کی صورت میں، جہاں ممکن ہو ویاس سے گریز کیا جانا چاہیے۔اگر اس سے گریز نہیں کیا جا سکتا ہے، تو سگنل اور واپسی کے راستوں میں تاخیر کی تلافی کے لیے دونوں صف بندیوں میں ویاس کا استعمال کیا جانا چاہیے۔

6. کیبلز اور فزیکل شیلڈنگ

ڈیجیٹل سرکٹس اور اینالاگ کرنٹ لے جانے والی کیبلز پرجیوی کیپیسیٹینس اور انڈکٹنس پیدا کر سکتی ہیں، جس سے EMC سے متعلق بہت سے مسائل پیدا ہوتے ہیں۔اگر بٹی ہوئی جوڑی کیبلز کا استعمال کیا جاتا ہے تو، جوڑے کی نچلی سطح کو برقرار رکھا جاتا ہے اور پیدا ہونے والے مقناطیسی میدان ختم ہو جاتے ہیں۔ہائی فریکوئنسی سگنلز کے لیے، EMI کی مداخلت کو ختم کرنے کے لیے، شیلڈ کیبلز کا استعمال کیا جانا چاہیے، ان کے اگلے اور پچھلے دونوں حصے کے ساتھ۔

جسمانی ڈھال EMI کو پی سی بی سرکٹری میں داخل ہونے سے روکنے کے لیے دھاتی پیکج میں سسٹم کے پورے یا حصے کو ڈھانپنا ہے۔یہ شیلڈنگ ایک بند، زمین سے چلنے والے کیپسیٹر کی طرح کام کرتی ہے، اینٹینا لوپ کے سائز کو کم کرتی ہے اور EMI کو جذب کرتی ہے۔