Diseño electrónico - Precauciones de los ingenieros en el proceso de diseño de PCB

Problemas de emc: precauciones y habilidades de puesta a tierra de los ingenieros de PCB

Segmentación y transmisión de la puesta a tierra: la puesta a tierra es uno de los medios importantes para inhibir la interferencia electromagnética y mejorar el rendimiento EMC de los equipos electrónicos.

La puesta a tierra adecuada no solo puede mejorar la capacidad del producto para inhibir la interferencia electromagnética, sino también reducir la radiación EMI externa del producto.

El significado de la puesta a tierra: la "puesta a tierra" de los dispositivos electrónicos generalmente tiene dos significados: uno es "puesta a tierra (seguridad)" y el otro es "referencia del sistema" (puesta a tierra de señal). La puesta a tierra se refiere al establecimiento de una ruta de conducción de baja resistencia entre el sistema y la superficie de referencia del potencial eléctrico.

"Conectar la tierra" se basa en el potencial eléctrico de la tierra, que está en cero potencial eléctrico. Carcasa metálica, punto de referencia del circuito y puesta a tierra del equipo electrónico.

La conexión del plano de tierra al suelo generalmente requiere considerar los siguientes factores:

A. mejorar la estabilidad del funcionamiento del sistema de circuitos del equipo;

B. descarga estática;

Proporcionar seguridad a los empleados.

Destino de la puesta a tierra:

A. consideraciones de seguridad, es decir, la protección de la puesta a tierra;

B. proporcionar un punto de referencia estable de 0 potencial para el voltaje de la señal (señal o sistema);

C. blindaje y puesta a tierra.

Método básico de puesta a tierra: los equipos electrónicos tienen tres métodos básicos de puesta a tierra: puesta a tierra de un solo punto, puesta a tierra de varios puntos y puesta a tierra flotante.

Nota del ingeniero de pcb:

Puesta a tierra de un solo punto:

La puesta a tierra de un solo punto es todo el sistema, en el que solo se define un punto físico como punto de referencia de puesta a tierra, al que se conectan otros puntos que requieren puesta a tierra. La puesta a tierra de un solo punto es adecuada para circuitos de baja frecuencia (por debajo de 1mhz). Si la frecuencia de trabajo del sistema es muy alta y la longitud de onda de trabajo es equivalente a la longitud del cable de puesta a tierra del sistema, entonces el método de puesta a tierra de un solo punto es problemático.

Cuando la longitud de la línea local está cerca de 1 / 4 de la longitud de onda, es como una línea de transmisión de cortocircuito terminal, la corriente y el voltaje de la línea de tierra se distribuyen en las ondas estacionarias, y la línea de tierra se convierte en una antena de radiación en lugar de desempeñar el papel de "tierra". Para reducir la resistencia al suelo y evitar la radiación, la longitud del cable de tierra debe ser inferior a 1 / 20 de longitud de onda. Al procesar el circuito de energía, generalmente se puede considerar la puesta a tierra de un solo punto.

Para el gran número de circuitos digitales utilizados en las placas de pcb, debido a su riqueza de armónicos de alto orden, generalmente no se recomienda el modo de tierra de un solo punto.

Puesta a tierra multipunto:

La puesta a tierra multipunto se refiere a que cada posición de conexión en el dispositivo está conectada directamente al plano de puesta a tierra más cercano a él, por lo que la longitud del cable de puesta a tierra es la más corta. El circuito de puesta a tierra multipunto tiene una estructura simple y puede reducir significativamente el fenómeno de las ondas estacionales de alta frecuencia en el cable de tierra, que es adecuado para ocasiones de alta frecuencia de trabajo (> 10 mhz). Sin embargo, la puesta a tierra multipunto puede conducir a la formación de muchos circuitos de puesta a tierra en el interior del dispositivo, reduciendo así la capacidad del dispositivo para resistir campos magnéticos externos. En el caso de la puesta a tierra multipunto, debemos prestar atención a los problemas de los circuitos de puesta a tierra, especialmente cuando se establecen diferentes módulos y equipos entre redes.

Interferencia electromagnética causada por el circuito de tierra: el cable de tierra ideal debe ser una entidad física con cero potencial eléctrico y cero resistencia. Sin embargo, el propio cable de tierra real tiene un componente de resistencia y un componente de reactancia, y cuando hay una corriente que pasa por el cable de tierra, se producirá una caída de tensión.

Cuando el campo electromagnético se acopla al circuito, el cable de tierra formará un circuito con otros cables (cable de señal, cable de alimentación, etc.), generará una fuerza electromotriz inducida en el circuito de tierra y el circuito de tierra se acoplará a la carga, generando así una amenaza potencial de emi.

Flojo:

La flotación se refiere a un método de puesta a tierra para el aislamiento eléctrico del sistema de puesta a tierra del equipo del suelo.

Debido a algunas de las debilidades del propio suelo flotante, no es adecuado para sistemas grandes en general, y su método de puesta a tierra rara vez se utiliza.

Principio general de selección del modo de puesta a tierra: para un dispositivo o sistema dado, la frecuencia más alta de interés (la longitud de onda correspondiente) se considera un circuito de alta frecuencia cuando la longitud de la línea de transmisión es l > y viceversa, un circuito de baja frecuencia.

Según la experiencia de diseño de pcb, es mejor que los circuitos por debajo de 1mhz estén conectados a tierra en un solo punto, y los circuitos por encima de 10mhz estén mejor conectados a tierra en varios puntos.

Para una frecuencia entre los dos, siempre que la longitud máxima de la línea de transmisión l sea inferior a / 20, se puede utilizar un solo punto de tierra para evitar el acoplamiento de resistencia común.