سازگاری الکترومغناطیسی در برد های الکترونیکی(EMC) – بخش (1)

امروزه مدار های دیجیتال در اکثر سیستم های الکترونیکی و مخابراتی به چشم می خورند و سرعت این مدار ها نیز روز به روز در حال افزایش است. بنابراین لازم است تا این مدارها به صورت اصولی طراحی شوند تا بتوانند در هر محیط الکترومغناطیسی، بدون ایجاد اشکال و تداخل الکترومغناطیسی، به درستی کار کنند. استاندارد هایی نیز به این منظور در سطح جهانی تعریف و رعایت می شوند.

نکاتی که به این منظور باید در نظر گرفت این است که اولا هر بخش از یک برد، خود برای بخش های دیگر تداخل ایجاد نکند و به عبارتی خود سازگار باشد. یعنی یک قطعه یا خط انتقال از مدار برای قطعه یا خطوط انتقال دیگر اشکال ایجاد نکنند. مورد دوم این که مدار خود نباید برای سیستم های دیگر ایجاد نویز کند و هم چنین در صورت قرار گرفتن در محیط های پر نویز بتواند عملکرد مطلوب خود را حفظ کند. یعنی حداقل حساسیت را به این محیط ها داشته باشد.

مواردی که گفتیم همگی در کنار هم مطلوب بودن EMC یا Electromagnetic Compatibility به معنی سازگاری الکترومغناطیسی نامیده می شود که می توان با رعایت برخی نکات مربوط به طراحی، برد طراحی شده را از این نظر بهینه ساخت.

تداخل الکترومغناطیسی یا EMI) Electromagnetic  Interference) فرایندی است که طی آن انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته و نویز، از یک قطعه، مدار یا سیستم به قطعه، مدار یا سیستم دیگر منتقل می شود. مسیر انتقال این انرژی می تواند به صورت تشعشعی مانند فضا یا در مسیر های رسانا و سیم ها باشد.

هر تداخل الکترومغناطیسی شامل سه بخش است:

1- منبع تولید تداخل یا انرژی

2-گیرنده ای که با دریافت انرژی دچار تداخل می شود

3- مسیر انتقال انرژی الکترومغناطیسی ناخواسته بین منبع و گیرنده

البته که در بعضی محیط ها نمی توان نویز را به طور کامل حذف کرد، ولی باید آن را به اندازه ای کاهش داد که سبب ایجاد تداخل نشود. یعنی شدت منبع انرژی ناخواسته را کاهش داد، گیرنده را نسبت به نویز غیر حساس کرد و مسیر انتقال را حذف یا کم بازده کرد.

منابع نویز

منابع نویز می توانند انواع مختلفی داشته باشند؛ مثلا صاعقه یا رعد و برق ، شبکه های ارسال دیتا، رادار  و انواع سیستم های مورد استفاده در صنعت از جمله موتور های الکتریکی ،لامپ های فلوئورسنت و دستگاه های جوشکاری ،دستگاه های مقطع نما یا CAT Scanner و اشعه های مادون قرمز در سیستم های پزشکی ومولد های کلاک، قطعات لاجیک، منابع تغذیه و خطوط انتقال روی PCB و … همگی به نحوی ایجاد نویز در محیط اطراف خود می کنند.

مسیر های انتقال نویز

همانطور که گفتیم دو نوع مسیر برای انتقال نویز وجود دارد:

1. فضای آزاد که در این نوع فضا نویز به صورت تشعشعی منتقل می شود.
2. اتصالات رسانا شامل انواع سیم ها و مسیر های روی برد که نویز به صورت هدایتی  منتقل می شود.

گیرنده های نویز

انسان ها، حیوانات ، گیرنده های رادیویی ، سنسور ها و دستگاه های مختلف پزشکی ، کابل ها و وسایل کامپیوتری در منازل و قطعات مختلف، منابع تغذیه یا خطوط انتقال بر روی برد های الکترونیکی ، هر یک به نحوی می توانند گیرنده انواع نویز ها باشند.

تا این جا تا حدودی با نویز و تداخل الکترومغناطیسی آشنا شدیم. در طراحی سیستم های الکترونیکی خصوصا سیستم های دیجیتال فرکانس بالا، سعی بر این است که تا حد امکان سیستم را در برابر نویز و تداخل الکترومغناطیسی ایمن نموده و حساسیت سیستم به این تداخل ها را کاهش داد. روش هایی برای طراحی برد های الکترونیکی وجود دارند که با در نظر گرفتن آنها می توان این اهداف را عملی نمود. در پست های آینده در مورد هر یک از این روش ها توضیحاتی خواهیم داد.