Простой способ изготовления дешевых экранов для печатных плат

By Steve Hageman

EDN

Для многих конструкций на печатных платах требуются экраны, снижающие восприимчивость к помехам от электромагнитных полей. Классическим примером является радиоприемник, входные цепи которого обычно требуют хорошей изоляции от цепей гетеродина. Исторически сложилось так, что экранирование для малотиражных или недорогих приложений всегда требует от конструктора компромисса. Вы не сможете оправдать стоимость литого экрана, изготовленного по индивидуальному заказу, а экраны, фрезерованные из алюминия, прожигают деньги так же быстро, как тупятся торцевые фрезы. Но вы можете, потратив всего несколько долларов, сделать простой экран, используя общедоступные универсальные «корпуса для самостоятельных проектов», изготовленные литьем под давлением. Например, корпуса предлагаемые компанией Hammond Manufacturing, бывают размером от 2×2 дюйма до 7×4 дюйма и более. Помещая печатную плату между верхней и нижней частями корпуса, вы превращаете корпус в экран, полностью закрывающий чувствительную часть схемы.

Главное состоит в том, чтобы выбрать корпус, достаточно большой, чтобы полностью закрыть ту часть схемы, которую вы хотите экранировать. Затем разведите плату таким образом, чтобы защищаемая область платы могла разместиться между крышкой и корпусом. Чтобы вокруг края коробки была сплошная земля, создайте земляной проводник шириной от 5 до 10 мм по всему периметру области, где будет располагаться корпус на верхней и нижней сторонах платы. Затем добавьте по углам монтажные отверстия, чтобы две части корпуса можно было соединить друг с другом вокруг печатной платы (Рисунок 1). Выпустить сигналы из под экрана и завести их под экран на многослойной печатной плате очень просто: достаточно воспользоваться внутренними слоями платы. На двусторонней плате можно разорвать проводник там, где его должна пересечь сигнальная линия, или, что намного лучше, можно перекрыть земляной проводник «мостиком» из резистора 0.25 Вт. Метод с резистором 0.25 Вт служит двум целям. Во-первых, он позволяет пропустить сигнал над земляным проводником, не разрезая его. Во-вторых, это идеальное место для добавления импеданса к сигнальной линии и, следовательно, для фильтрации высоких частот. Этот метод может помочь предотвратить попадание паразитных сигналов в чувствительную схему, которую вы пытаетесь защитить.

Рисунок 1.	Сверху и снизу печатной платы нужно разместить земляные проводники, соответствующие контуру экрана.

Для обоих упомянутых методов необходимо фрезой или напильником сделать вырез в корпусе (Рисунок 2), чтобы обеспечить зазор до резистора или печатных проводников. Однако обратите внимание, что для радиочастотных сигналов этот вырез действует как волновод, поэтому имейте в виду следующее. Наибольший размер любого выреза должен быть намного меньше четверти длины волны самой высокой частоты, присутствующей в системе и опасной для чувствительной части схемы. Для высокой эффективности экранирования старайтесь, чтобы размеры вырезов не превышали одной двадцатой длины волны. Если вы хотите «заполнить» зазор, можно купить токопроводящую пену или металлические уплотнительные прокладки, предлагаемые компаниями 3M и WL Gore; эти прокладки можно использовать для заполнения любого зазора, чтобы уменьшить его электрические размеры. Аналогично, любые зазоры в контакте корпуса с проводником земли на плате также действуют как волноводы. В зависимости от требуемой рабочей частоты, эти зазоры могут стать, а могут и не стать причиной потери эффективности экранирования [1]. В качестве дополнительного преимущества можно использовать экран как радиатор. Расположив регулятор в корпусе TO-220 соответствующим образом, можно прикрепить теплоотвод регулятора к экрану. Таким образом, вы получаете не только экран, но и радиатор (Рисунок 2).

Рисунок 2.	Чтобы обеспечить доступ к сигнальным проводникам, можно вырезать в краях экрана небольшие выемки. В качестве дополнительного преимущества можно использовать экран как радиатор для регулятора в корпусе TO-220.

1. Ott, Henry, Noise-reduction techniques in electronic systems, Wiley-Interscience, 1988, ISBN 0-471-85068-3.