Noticias de PCB - ¿Siete consejos: ¿ cómo evitar problemas electromagnéticos de pcb?

La compatibilidad electromagnética (emc) y las interferencias electromagnéticas asociadas (emi) siempre han requerido la atención de los ingenieros de diseño de sistemas, especialmente los ingenieros de diseño y diseño de pcb, ya que el diseño de placas de circuito impreso y el encapsulamiento de componentes se reducen constantemente, y la demanda de sistemas por parte de oems es cada vez más rápida.

EMC está estrechamente relacionado con la generación, propagación y recepción de energía electromagnética y no es aconsejable en el diseño de pcb. La energía electromagnética proviene de múltiples fuentes y se mezcla, por lo que se debe tener especial cuidado para garantizar que las señales sean compatibles y no interfieran entre sí cuando los diferentes circuitos, cableado, perforación y materiales de PCB funcionen juntos.

Por otro lado, el EMI es un efecto destructivo causado por el EMC o la energía electromagnética no necesaria. en este entorno electromagnético, los diseñadores de PCB deben asegurarse de reducir la generación de energía electromagnética para generar interferencias.

Las siguientes son siete habilidades para evitar problemas electromagnéticos en el diseño de pcb:

Consejo 1: poner el PCB a tierra

Una forma importante de reducir el EMI es diseñar el suelo de pcb. El paso es hacer que el área de tierra dentro del área total de la placa de PCB sea lo más grande posible, lo que puede reducir las emisiones, comentarios y ruido. Se debe tener cuidado al conectar cada componente al suelo o a la formación de puesta a tierra, de lo contrario no se puede aprovechar al máximo la neutralización confiable de la formación de puesta a tierra.

El diseño de PCB particularmente complejo tiene varios voltaje estables. Idealmente, cada voltaje de referencia tiene su propia formación de tierra. Sin embargo, si hay demasiadas formaciones conectadas, aumentará los costos de fabricación de PCB y hará que el precio sea demasiado alto. El compromiso es utilizar la formación de puesta a tierra en tres o cinco posiciones diferentes, cada una de las cuales puede contener múltiples partes de puesta a tierra. Esto no solo controla los costos de fabricación de las placas de circuito, sino que también reduce el EMI y el emc.

Si se quiere implementar emc, el sistema de puesta a tierra de baja resistencia es muy importante. En el PCBs multicapa existe una capa de robo confiable en lugar de una capa de robo equilibrada o dispersa en cobre, ya que tiene una baja resistencia y puede proporcionar una ruta de corriente como fuente de señal inversa.

Para resolver el problema de EMC en PCBs de varias capas, se utilizan capas de robo sólidas, no capas de equilibrio de cobre o capas de robo descentralizadas.

El tiempo necesario para que la señal regrese a la tierra también es importante. El tiempo entre la señal y la fuente debe ser igual; De lo contrario, se producirá un fenómeno similar a una antena y la energía de radiación formará parte del emi. Del mismo modo, el camino de la corriente A / desde la fuente de señal debe ser lo más corto posible. Si la longitud de la ruta de origen y la ruta de retorno no son iguales, se producirá un rebote de tierra y también se producirá un emi.

Si el tiempo de entrada y salida de la señal de la fuente de señal no está sincronizado, se producirá un fenómeno similar a la antena, que irradia energía y causa emi.

Consejo 2: distinguir el IME

Debido a las diferencias en el emi, una buena regla de diseño de EMC es separar los circuitos analógicos de los digitales. Los circuitos analógicos de alta corriente o alta corriente deben mantenerse alejados del cableado de alta velocidad o la señal del interruptor. Si es posible, deben estar protegidos por señales de tierra. En PCBs de varias capas, el cableado simulado debe estar conectado a tierra y interruptor o alto.

El cableado de velocidad H debe estar en otro suelo. Como resultado, se separaron señales de diferentes propiedades.

El ruido de alta frecuencia acoplado a la ruta circundante a veces se puede eliminar con un filtro de paso bajo. El filtro puede suprimir el ruido y devolver una corriente estable. Es importante separar el suelo de las señales analógicas de las digitales. Debido a que los circuitos analógicos y digitales tienen características únicas, es importante separarlos. La señal digital tendrá un suelo digital y la señal analógica terminará en el suelo analógico.

En el diseño de circuitos digitales, los experimentados ingenieros de diseño y diseño de PCB prestan especial atención a las señales y relojes de alta velocidad. A alta velocidad, la señal y el reloj deben ser lo más cortos posible y estar cerca del suelo, lo que mantiene las conversaciones cruzadas, el ruido y la radiación en un rango controlable, como se mencionó anteriormente.

Las señales digitales también deben mantenerse alejadas del plano de la fuente de alimentación. Si la distancia es demasiado cercana, puede generar ruido o inducción, debilitando así la señal.

Técnica 3: la conversación cruzada y el cableado son los puntos clave

El cableado es particularmente importante para garantizar el flujo normal de la corriente. Si la corriente proviene de un Oscilador u otro dispositivo similar, es particularmente importante mantener la corriente separada del suelo o no conectarla en paralelo con otra línea. Dos señales paralelas de alta velocidad generan EMC y emi, especialmente comentarios. El camino de resistencia debe ser corto y el camino de corriente del circuito debe ser lo más corto posible. La longitud de la ruta de retorno debe ser la misma que la longitud de la ruta de envío.

Para el emi, uno se llama "cableado de intrusión" y el otro se llama "cableado de victimización". Debido a la existencia de campos magnéticos, el acoplamiento de inductores y condensadores puede afectar el cableado de la "víctima", generando así corrientes positivas y inversas en el "cableado de la víctima". De esta manera, se generan ondas en un entorno estable con una longitud casi igual de las señales enviadas y recibidas.

En un entorno de cableado equilibrado y estable, las corrientes de inducción deben compensarse entre sí para eliminar las conversaciones cruzadas. Pero vivimos en un mundo imperfecto y esto no ha sucedido. Por lo tanto, el objetivo debe ser mantener todas las conversaciones cruzadas al mismo nivel. Si el ancho entre líneas paralelas es el doble del ancho de la línea, el efecto de la conversación cruzada se puede reducir. por ejemplo, si el ancho de la línea es de 5 mils, la distancia entre las dos líneas paralelas debe ser de 10 mils o más.

Con la aparición de nuevos materiales y componentes, los diseñadores de PCB también deben seguir trabajando para resolver problemas de compatibilidad electromagnética e interferencia.

Técnica 4: condensadores de desacoplamiento

Los condensadores de desacoplamiento reducen los efectos adversos de la conversación cruzada. Deben colocarse entre el pin de alimentación y el pin de tierra del dispositivo para garantizar una baja resistencia a la ca y reducir el ruido y las conversaciones cruzadas. Para lograr una baja resistencia en un amplio rango de frecuencia, se deben utilizar varios condensadores de desacoplamiento.

Las conversaciones cruzadas se pueden reducir mediante el uso de condensadores de desacoplamiento alrededor de una matriz de malla esférica. (foto: nexlogic) un principio importante para colocar un capacitor de desacoplamiento es colocar el capacitor con valor capacitivo lo más cerca posible del dispositivo para reducir el impacto inductor en el cableado. el capacitor específico se coloca lo más cerca posible del pin de alimentación o del cable de alimentación del dispositivo, y la almohadilla del capacitor se conecta directamente al a través del agujero o al suelo. Si el cable es más largo, use varios agujeros para garantizar la resistencia al suelo.

Técnica 5: evite el ángulo de 90 °

Para reducir el emi, evite que el cableado, las perforaciones y otros componentes formen un ángulo de 90 grados, ya que el ángulo recto genera radiación. Desde este punto de vista, los condensadores aumentarán y la resistencia característica cambiará, lo que provocará reflejos y, por lo tanto, emi. Para evitar un ángulo de 90 °, el cableado debe formar al menos dos ángulos de 45 ° con el ángulo.

Consejo 6: use el agujero con cuidado

En casi todos los diseños de pcb, se deben utilizar perforaciones para proporcionar conexiones conductoras entre diferentes capas. Los ingenieros de diseño de PCB deben tener especial cuidado debido a los inductores y condensadores producidos a través de los agujeros. En algunos casos, también se reflejan, ya que la resistencia característica cambia con los agujeros en el cableado.

También recuerde que las perforaciones aumentan la longitud de las líneas y requieren una coincidencia. Si se utiliza el cableado diferencial, se deben evitar los agujeros en la medida de lo posible. Si esto no se puede evitar, se deben usar agujeros a través en ambas rutas para compensar los retrasos en la señal y la ruta de retorno.

Consejo 7: cables y blindaje físico

Los cables que llevan circuitos digitales y corrientes analógicas generan condensadores e inductores parasitarios, lo que provoca muchos problemas relacionados con emc. Si se utiliza un par trenzado, el nivel de acoplamiento se mantiene bajo, eliminando así el campo magnético generado. Para las señales de alta frecuencia, tanto la parte delantera como la parte posterior del cable blindado deben estar conectadas a tierra para eliminar la interferencia emi.

El blindaje físico es un encapsulamiento metálico que cubre todo o parte del sistema y evita que el EMI entre en el circuito de pcb. Este blindaje actúa como un recipiente conductor cerrado a tierra, reduciendo el tamaño del Circuito de antena y absorbiendo el emi.