8 Tipps zur Vermeidung von EMI-Rauschen und zur Verringerung von Signalproblemen

Elektromagnetische Interferenzen (EMI) sind wie eine unsichtbare Kraft, die Ihre Elektronik stören kann. Sie kann alle möglichen Probleme verursachen. In diesem Beitrag werde ich 8 einfache Tipps geben, die ich gelernt habe. Diese Tipps werden Ihnen helfen, EMI-Störungen zu verringern oder sogar zu verhindern. Es sind einfache Tipps, die wirklich funktionieren. Sie können sie bei Ihren eigenen Projekten anwenden, um sicherzustellen, dass Ihre Signale gut sind und Ihre Elektronik richtig funktioniert.

Was ist diese lästige EMI und wie wirkt sie sich auf meine Elektronik aus?

Elektromagnetische Interferenzen (EMI) sind elektrische Störungen, die Sie nicht wollen. Sie können die Funktionsweise Ihrer elektronischen Geräte beeinträchtigen. Man kann sich das so vorstellen, als würde man statische Störungen im Radio hören. Dieses Problem kann durch die Natur verursacht werden, z. B. durch Blitze. Es kann auch von Dingen herrühren, die von Menschen hergestellt werden, wie Motoren und Stromleitungen. EMI-Probleme können kleine Störungen sein oder zum Ausfall des gesamten Systems führen. Das ist ein großes Problem, mit dem jeder Ingenieur umgehen muss.

Wenn Sie EMI haben, kann das Ihre Daten stören. Es kann dazu führen, dass Ihre Geräte nicht richtig funktionieren. Und es kann Ihre Schaltkreise instabil machen. Dieses schlechte Signal kann sich durch die Luft bewegen. Es kann sich auch entlang Ihrer Strom- und Signalkabel bewegen. Um EMI-Probleme zu beheben, müssen Sie wissen, woher die EMI kommt und wie sie sich bewegt. Danach können Sie etwas tun, um sie zu verringern oder zu stoppen. Hier kann eine gute Bauweise sehr hilfreich sein.

Wie kann ich meine Komponenten durch Abschirmung schützen?

Eine der besten Methoden zur Bekämpfung von EMI ist die Abschirmung. Eine Abschirmung ist wie eine Wand, die elektromagnetische Felder aufhält. Sie können sich das wie einen Faradayschen Käfig für Ihre Elektronik vorstellen. Diese Abschirmung könnte eine Metallbox sein. Es könnte auch eine spezielle Farbe sein, durch die der Strom fließen kann. Das Wichtigste ist, dass Sie die Teile, die leicht betroffen sind, vollständig abdecken. Dadurch werden sie vor EMI von außen geschützt. Außerdem soll verhindert werden, dass die EMI, die Ihre eigenen Teile erzeugen, nach außen dringt.

Für die Abschirmung können Sie verschiedene Materialien verwenden. Dazu gehören Kupfer, Aluminium und Stahl. Die Wahl des Materials sollte sich nach der Geschwindigkeit der EMI richten, die Sie stoppen wollen. Damit die Abschirmung gut funktioniert, müssen Sie sicherstellen, dass es keine Löcher oder Öffnungen gibt. Selbst ein winziges Loch kann EMI eindringen oder austreten lassen. Die Verwendung spezieller Dichtungen kann dazu beitragen, dass die Abschirmung stark und stabil bleibt.

Wie kann ich mein System am besten erden, um EMI zu minimieren?

Eine gute Erdung ist sehr wichtig, um EMI zu verringern. Die Erdung ist ein einfacher Weg für das elektrische Rauschen, das Sie nicht von Ihren wichtigen Schaltkreisen ableiten wollen. Ein schlechtes Erdungskabel kann die EMI-Probleme noch verschlimmern. Es können so genannte Erdungsschleifen entstehen. Diese Schleifen können wie Antennen für EMI wirken.

Um sicherzugehen, dass Ihre Erdung gut ist, sollten Sie einen Ein-Punkt-Erdungsplan für Ihre Stromkreise mit niedriger Geschwindigkeit verwenden. Das bedeutet, dass alle Erdungsdrähte zu einem einzigen Punkt führen. Für Hochgeschwindigkeitsstromkreise ist es oft besser, ein Mehrpunkt-Erdungskonzept zu verwenden. Es ist auch sehr wichtig, die Erdungsleitungen so kurz wie möglich zu halten. Dies hilft, die so genannte Induktivität zu verringern. Die Verwendung einer großen Massefläche auf der Leiterplatte kann ebenfalls dazu beitragen, einen stabilen Punkt zu schaffen und EMI zu verringern.

Kann das richtige Kabel die EMI-Effekte wirklich reduzieren?

Die von Ihnen gewählten Kabel können einen großen Unterschied bei der EMI ausmachen. Kabel ohne Abschirmung können wie Antennen wirken. Sie können elektrisches Rauschen aufnehmen und aussenden. Deshalb ist es so wichtig, abgeschirmte Kabel zu verwenden, vor allem für Signale, die leicht zu stören sind. Ein abgeschirmtes Kabel hat eine spezielle Schicht, die wie eine Wand wirkt, um EMI zu stoppen.

Hier sind einige Tipps zu Kabeln, die Ihnen helfen, die EMI zu senken:

• Verwenden Sie Twisted-Pair-Kabel: Durch die Verdrillung der beiden Drähte wird eine eventuelle EMI unterdrückt.
• Halten Sie Strom- und Signalkabel getrennt: Wenn Sie Strom- und Signalkabel in verschiedenen Rohren verlegen, können Sie verhindern, dass Rauschen von den Stromkabeln in die Signalkabel gelangt.
• Vergewissern Sie sich, dass die Abschirmung gut angeschlossen ist: Die Abschirmung des Kabels muss an einem Ende oder an beiden Enden mit der Erde verbunden sein, um gut zu funktionieren.
• Halten Sie die Kabel kurz: Bei kürzeren Kabeln ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie EMI aufnehmen, geringer.

Wie wähle und platziere ich Komponenten, um EMI-Probleme zu minimieren?

Die Auswahl der Bauteile und deren Platzierung auf der Leiterplatte kann einen großen Einfluss darauf haben, wie gut Sie EMI bekämpfen. Einige Teile, wie Schaltnetzteile und schnelle digitale Schaltungen, sind große Quellen von EMI. Es ist eine kluge Idee, diese lauten Teile weit weg von den analogen Schaltungen zu platzieren, die leicht betroffen sind.

Wenn Sie Ihre Leiterplatte planen, versuchen Sie, die Hochgeschwindigkeitsleitungen so kurz wie möglich zu halten. Dadurch wird die Schleife kleiner, die wie eine Antenne wirken kann. Die Verwendung einer soliden Massefläche ist ebenfalls sehr wichtig. Sie bietet einen einfachen Rückweg für Ihre Signale und hilft, die EMI zu verringern. Die Auswahl der richtigen Teile ist ebenfalls wichtig. Wenn Sie Teile wählen, die wenig EMI erzeugen, können Sie Ihre EMV-Vorschriften einhalten.

Warum sind Stromversorgungen eine Quelle von EMI und wie kann ich sie reparieren?

Stromversorgungen können eine häufige Ursache für EMI sein, vor allem die schaltende Art. Das liegt daran, dass sie sehr schnell arbeiten und eine Menge elektrisches Rauschen erzeugen können. Dieses Rauschen kann sich dann über die Stromleitungen in die Luft ausbreiten. Um dem entgegenzuwirken, müssen Sie an den Stellen, an denen Ihr Netzteil Strom bezieht und weiterleitet, Filter einsetzen.

Ein EMI-Filter ist ein Teil, das Hochgeschwindigkeitsrauschen unterdrücken soll. Gleichzeitig lässt er die gewünschten Stromsignale durch. Ein gut gemachter Filter kann einen großen Teil der EMI, die von Ihrer Stromversorgung ausgeht, reduzieren. Es ist auch eine gute Idee, Entkopplungskondensatoren in der Nähe Ihrer integrierten Schaltungen zu verwenden. Diese Kondensatoren verstärken die Leistung in der Nähe und helfen, Hochgeschwindigkeitsstörungen zu beseitigen.

Wie isoliere ich Komponenten, um EMI-Rauschen zu reduzieren?

Die Trennung von Teilen ist ein weiterer wichtiger Plan zur Verringerung der EMI. Sie können dies tun, indem Sie einen Abstand zwischen den lauten Teilen und den Teilen, die leicht betroffen sind, schaffen. Sie können auch Abschirmungen verwenden, um die Teile voneinander zu trennen. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von Isolationstransformatoren oder Optokopplern. Diese Teile unterbrechen den elektrischen Pfad zwischen zwei Schaltkreisen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Rauschen eines Schaltkreises einen anderen stört.

Wenn Ihr Entwurf sowohl analoge als auch digitale Signale enthält, ist es eine gute Idee, für beide getrennte Erdungen zu verwenden. So kann verhindert werden, dass die verrauschten digitalen Signale die empfindlichen analogen Signale stören. Sie können dann die beiden Erdungen an einer einzigen Stelle zusammenführen. Mit dieser Methode können Sie die Arbeit und die Zuverlässigkeit Ihres Systems deutlich verbessern.

Was hat es mit Transmittern und EMI in meinem Design auf sich?

Sender sind dafür gemacht, Energiewellen auszusenden. Das bedeutet, dass sie eine EMI-Quelle für andere elektronische Geräte in der Nähe sein können. Um diese EMI-Probleme zu vermindern, ist es wichtig, eine gut gemachte Antenne zu verwenden. Sie müssen auch sicherstellen, dass der Sender mit der richtigen Geschwindigkeit und Leistung arbeitet.

Sie sollten auch darüber nachdenken, wo Sie den Sender und seine Antenne im Vergleich zu anderen empfindlichen Teilen aufstellen. Ein ausreichender Abstand zwischen dem Sender und anderen elektronischen Geräten kann dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit von Problemen zu verringern. Sie können auch eine Abschirmung verwenden, um die Energiefelder des Senders im Inneren zu halten und andere Geräte zu schützen.

Gibt es spezielle Designtricks, die ein Ingenieur anwenden kann?

Als Ingenieur können Sie einige Konstruktionsmethoden anwenden, um EMI von Anfang an zu verringern. Eine wichtige Regel besteht darin, die Schleifenfläche der stromführenden Kabel zu verkleinern. Je kleiner die Schleife, desto weniger elektromagnetische Energie wird ausgestrahlt. Sie können dies erreichen, indem Sie die Rückleitung für ein Signal direkt unter die Signalleitung legen.

Ein weiterer Trick ist die so genannte Differenzialsignalisierung. Das bedeutet, dass man ein Signal auf zwei Drähten sendet, einen positiven und einen negativen. Der Teil, der das Signal erhält, wertet dann die Differenz zwischen den beiden Signalen aus. Diese Methode ist sehr gut geeignet, um Gleichtaktstörungen zu unterdrücken, die einen großen Teil der EMI ausmachen. Die Verwendung von verdrillten Kabeln mit Differenzsignalen kann einen noch besseren Schutz vor Störungen bieten.

Wie kann ich sicherstellen, dass mein Entwurf frei von EMI-Problemen ist?

Der beste Weg, um sicherzustellen, dass Ihr Entwurf keine EMI-Probleme hat, ist, sich von Anfang an damit zu befassen. Warten Sie nicht, bis Ihr Entwurf fast fertig ist, um sich mit EMI zu befassen. Es ist viel einfacher und kostet weniger Geld, von Anfang an EMV-gerecht zu konstruieren. Das bedeutet, dass Sie gute Entwurfsgewohnheiten befolgen sollten, wie z. B. korrekte Erdung, Abschirmung und Platzierung der Teile an den richtigen Stellen.

Es ist auch eine gute Idee, Ihr Design auf EMI zu prüfen. Sie können dies in einem speziellen Raum tun, der für die Prüfung auf elektromagnetische Signale ausgelegt ist. Durch die Prüfung Ihres Entwurfs können Sie mögliche EMI-Probleme feststellen. Dann können Sie sie beheben, bevor Ihr Produkt verkauft wird. Auf diese Weise können Sie sicherstellen, dass Ihr Produkt gut funktioniert und alle Vorschriften einhält.

Zusammenfassend ist Folgendes zu beachten:

• Die Abschirmung ist eine große Hilfe: Verwenden Sie Metallgehäuse und spezielle Dichtungen, um EMI zu verhindern.
• Die Erdung ist sehr wichtig: Verwenden Sie einen Ein-Punkt- oder Mehr-Punkt-Erdungsplan, um dem Lärm den Weg zu ebnen.
• Kabel sind wichtig: Verwenden Sie abgeschirmte, paarweise verdrillte Kabel und machen Sie sie nicht zu lang.
• Es kommt darauf an, wo Sie die Teile unterbringen: Halten Sie laute Teile von Teilen fern, die leicht beschädigt werden können.
• Setzen Sie Filter auf Ihre Netzteile: Verwenden Sie EMI-Filter und Entkopplungskondensatoren, um Ihren Strom sauber zu machen.
• Halten Sie Ihre Schaltkreise auseinander: Nutzen Sie den Platz und die speziellen Teile, um die Bewegung des Lärms zu verhindern.
• Planen Sie EMC von Anfang an mit ein: Denken Sie nicht erst in letzter Minute an die EMI.