Blog de PCB - Siete consejos para evitar problemas electromagnéticos en el diseño de PCB

La compatibilidad electromagnética y las interferencias electromagnéticas asociadas siempre requieren que los ingenieros de diseño de sistemas estén atentos, Especialmente en el contexto actual de la contracción de la economía mundial PCB Board Diseño y embalaje de componentes y requisitos OEM para sistemas de alta velocidad son un dolor de cabeza para los ingenieros de diseño y diseño de PCB. EMC está estrechamente relacionado con esta generación, Difusión, Y recepción de energía electromagnética, Y EMC en PCB Board Diseño. La energía electromagnética proviene de fuentes mixtas, Por lo tanto, debe prestarse especial atención a garantizar la seguridad en diferentes circuitos, Trace, A través del agujero, Y PCB Board Trabajo colaborativo de materiales, Varias señales son compatibles y no interfieren entre sí. Interferencia electromagnética, Por otra parte, Es un efecto destructivo causado por EMC o energía electromagnética no deseada. En este entorno electromagnético, PCB Board El diseñador debe asegurarse de que la generación de energía electromagnética se reduce para minimizar la interferencia.

Aquí hay 7 consejos para evitar problemas electromagnéticos PCB Board Diseño:

Consejo 1: puesta a tierra de PCB

Un método importante para reducir el IME es diseñar el plano de puesta a tierra del PCB. El primer paso es hacer que el área de puesta a tierra dentro de la superficie total del PCB sea lo más grande posible, lo que puede reducir la emisión, la conversación cruzada y el ruido. Debe prestarse especial atención a la conexión de cada componente a un punto de puesta a tierra o a un plano de puesta a tierra, de lo contrario no se aprovechará plenamente la neutralización de un plano de puesta a tierra fiable. El diseño particularmente complejo de PCB tiene varios voltajes estables. Idealmente, cada tensión de referencia tiene su propio plano de tierra correspondiente. Sin embargo, si hay demasiados planos de puesta a tierra, aumentará el costo de fabricación de PCB y hará que el precio sea demasiado alto. El compromiso es utilizar un plano de puesta a tierra en tres o cinco lugares diferentes, cada uno de los cuales puede contener múltiples lotes de puesta a tierra. Esto no sólo controla el costo de fabricación de la placa de Circuito, sino que también reduce el IME y el EMC. Los sistemas de puesta a tierra de baja impedancia son importantes si desea mantener el EMC pequeño. En PCB multicapa, es preferible utilizar un plano de tierra sólido en lugar de un bloque de equilibrio de cobre o un plano de tierra disperso, ya que tiene baja impedancia, proporciona una trayectoria de corriente y es una buena fuente de señal inversa. Para resolver el problema EMC en PCB multicapa, es mejor utilizar un plano de tierra sólido en lugar de un plano de tierra de cobre robado o distribuido. El tiempo necesario para que la señal vuelva a la tierra también es importante. El tiempo de entrada y salida de la fuente de la señal debe ser comparable, de lo contrario, la energía radiante se convertirá en parte del EMI cuando se producirá un fenómeno similar a la antena. Además, el rastro de la corriente transmitida desde la fuente de la señal debe ser lo más corto posible, y si la longitud de la fuente y la trayectoria de retorno no son iguales, se producirá un rebote en tierra, que también producirá EMI. Si el tiempo de entrada y salida de la señal no está sincronizado, puede ocurrir un fenómeno similar a la antena, irradiando energía y causando EMI.

Consejo 2: distinguir el IME

Debido a que el IME es diferente, una buena regla de diseño EMC es separar circuitos analógicos y digitales. Los circuitos analógicos con mayor intensidad de corriente o corriente deben mantenerse alejados de la trayectoria de alta velocidad o de la señal de conmutación. Siempre que sea posible, debe protegerse mediante señales de tierra. En PCB de varias capas, las trazas analógicas deben estar cableadas en un plano de puesta a tierra, mientras que los interruptores o trazas de alta velocidad deben estar en otro plano de puesta a tierra. Por lo tanto, las señales de diferentes características están separadas. El filtro de paso bajo a veces se puede utilizar para eliminar el ruido de alta frecuencia acoplado a la trayectoria circundante. El filtro suprime el ruido y devuelve una corriente constante. Es importante separar los planos de tierra de las señales analógicas y digitales. Debido a las características únicas de los circuitos analógicos y digitales, es importante separarlos. La señal digital tendrá puesta a tierra digital y la señal analógica terminará en puesta a tierra analógica. En el diseño de circuitos digitales, los ingenieros experimentados de 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 adyacentes al plano de tierra, ya que, como se ha descrito anteriormente, el plano de tierra mantiene la conversación cruzada, el ruido y la radiación bajo control. Las señales digitales también deben mantenerse alejadas del plano de potencia. Si la distancia es más corta, puede producir ruido o inducción, debilitando así la señal.

Técnica 3: crosstalk y Track son los puntos clave

El trazado es especialmente importante para garantizar un flujo de corriente adecuado. Si la corriente proviene de un Oscilador u otro dispositivo similar, es especialmente importante mantener la corriente separada del plano de tierra o no hacer que la corriente se conecte en paralelo con otro rastro. Dos señales paralelas de alta velocidad generan EMC y EMI, especialmente crosstalk. La trayectoria de resistencia debe mantenerse corta y la trayectoria de retorno debe ser lo más corta posible. El rastreo de la ruta de retorno debe tener la misma longitud que el rastreo de la transmisión. Para el IME, uno se llama "marcas de agresores" y el otro es "marcas de víctimas". Debido a la existencia de campos electromagnéticos, el acoplamiento de Inductancia y Capacitancia puede afectar la trayectoria de la víctima y generar corrientes hacia adelante y hacia atrás en la trayectoria de la víctima. En este caso, la onda se genera en un entorno estable en el que la longitud de transmisión y recepción de la señal es casi la misma. En un buen entorno de equilibrio con una trayectoria estable, las corrientes inducidas deben cancelarse mutuamente para eliminar la conversación cruzada. Sin embargo, vivimos en un mundo imperfecto, y eso no sucederá. Por lo tanto, nuestro objetivo debe ser mantener todas las conversaciones cruzadas en un nivel muy pequeño. Si la anchura entre trazas paralelas es el doble de la anchura de la traza, el efecto de crosstalk se puede minimizar. Por ejemplo, si la anchura de la traza es de 5 mils, la pequeña distancia entre dos trazas paralelas debe ser de 10 mils o más. Con la aparición de nuevos materiales y componentes, los diseñadores de PCB deben seguir ocupándose de la compatibilidad electromagnética y la interferencia.

Técnica 4: condensador de desacoplamiento

Los condensadores de desacoplamiento pueden reducir los efectos adversos de la conversación cruzada y deben colocarse entre la fuente de alimentación del dispositivo y los pines de tierra para garantizar una baja Impedancia de ca y reducir el ruido y la conversación cruzada. Para lograr una baja impedancia en un amplio rango de frecuencia, se deben utilizar varios condensadores de desacoplamiento. Los condensadores de desacoplamiento se utilizan alrededor de la matriz de rejilla esférica para reducir la conversación cruzada. Una regla general importante para la colocación de condensadores de desacoplamiento es colocar condensadores de pequeño valor lo más cerca posible del dispositivo para reducir la influencia de Inductancia en el rastro. El condensador en particular está lo más cerca posible del pin de alimentación o traza de alimentación del dispositivo y conecta la almohadilla del condensador directamente al orificio o al plano de tierra. Si la traza es larga, se utilizan múltiples orificios para que la Impedancia de puesta a tierra sea baja.

Consejo 5: evite el ángulo de 90 grados

Para reducir el IME, evite la formación de trazas, a través de agujeros y otros componentes en ángulos de 90°, ya que los ángulos rectos producen radiación. En esta esquina, la Capacitancia aumentará, y la impedancia característica cambiará, causando así la reflexión que conduce al IME. Para evitar un ángulo de 90°, la traza debe ser enrutada a al menos dos ángulos de 45°.

Consejo 6: Tenga cuidado con los orificios

En casi todos los diseños de PCB, los orificios deben utilizarse para proporcionar conexiones conductoras entre diferentes capas. Los ingenieros de diseño de PCB deben tener especial cuidado, ya que los orificios pueden producir Inductancia y Capacitancia. En algunos casos, también producen reflejos, ya que la impedancia característica cambia cuando se forma un orificio en el rastro. Además, tenga en cuenta que el orificio aumenta la longitud de la traza y necesita ser emparejado. En el caso de las trazas diferenciales, se evitarán los orificios en la medida de lo posible. Si es inevitable, los orificios deben utilizarse en ambas trazas para compensar los retrasos en la señal y la trayectoria de retorno.

Consejo 7: cables y blindaje físico

Los cables que soportan circuitos digitales y corrientes analógicas generan condensadores e inductores parasitarios que causan muchos problemas relacionados con EMC. Si se utiliza un cable de par retorcido, El nivel de acoplamiento se mantiene bajo, Eliminar el campo magnético generado. Para señales de alta frecuencia, Debe utilizarse un cable blindado, Eliminación de la interferencia del IME con el frente y el Fondo. El blindaje físico consiste en encapsular todo o parte del sistema en un paquete metálico para evitar que el IME entre en el circuito. PCB Board. El blindaje funciona como un contenedor conductor cerrado conectado a tierra, Reducir el tamaño del bucle de antena y absorber el IME.