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El aumento de la velocidad del reloj, junto con el bus de alta frecuencia y una mayor tasa de datos de la interfaz, hace que PC Placa de circuito Diseño más desafiante. El ingeniero debe ir más allá del diseño lógico real a bordo, También se consideran otros factores que pueden afectar al circuito., Dimensiones de la placa blanda, incluido el módulo de huellas dactilares Placa de circuito, Ruido ambiental, Consumo de energía, and electromagnetic compatibility (EMC).
El ingeniero de hardware resolverá los siguientes problemas EMC: PC Placa de circuito Fase de diseño para garantizar que el sistema no se vea afectado por fallos EMC.
Buen diseño de puesta a tierra
El sistema de puesta a tierra de baja Inductancia es el factor más importante para minimizar el problema EMC. Maximizar el área de puesta a tierra en el tablero de PC puede reducir la Inductancia de puesta a tierra del sistema, reduciendo así la radiación electromagnética y la conversación cruzada.
Puede haber conversación cruzada entre dos cables en Placa de circuito, Depende de la Inductancia mutua y la Capacitancia mutua, Y proporcional a la distancia entre los cables, Velocidad marginal, Impedancia de cableado.
En los sistemas Digitales, las conversaciones cruzadas generadas por la Inductancia mutua son generalmente mayores que las generadas por la Capacitancia mutua. La Inductancia mutua puede reducirse aumentando la distancia entre los cables o reduciendo la distancia al plano de tierra.
Hay muchas maneras de poner la señal a tierra. Este Placa de circuito El diseño de la fábrica de placas blandas del módulo de huellas dactilares, en la que los componentes se conectan aleatoriamente al punto de puesta a tierra, producirá una alta Inductancia de puesta a tierra y causará problemas EMC inevitables. Recomendamos el uso de una superficie plana completamente pavimentada, Esto minimiza la impedancia cuando la corriente regresa a la fuente, Sin embargo, el plano de puesta a tierra también necesita ser especial PC Placa de circuito Capa, which may be unrealistic for a Placa de circuito de doble capa.
Por lo tanto, recomendamos que los diseñadores usen una red de puesta a tierra. En este caso, la Inductancia de puesta a tierra depende de la distancia entre las redes.
Además, la forma en que el sistema de retorno de señales está conectado a tierra también es importante. Si la trayectoria de la señal es larga, producirá un bucle de tierra que formará una antena y irradiará energía. Por lo tanto, todos los cables que devuelvan la corriente a la fuente de alimentación deben elegir el camino más corto y estar conectados directamente al plano de tierra.
No se recomienda conectar todas las diferentes conexiones a tierra y conectarlas a un plano de tierra. Esto no sólo aumenta el tamaño del Circuito de corriente, sino que también aumenta la probabilidad de rebote en tierra. La figura 1b muestra un método recomendado para conectar componentes a un plano de tierra.
Otra buena manera de reducir los problemas relacionados con EMC es unir la tierra con todo el borde Placa de circuito Formación de jaulas Faraday, Hacer que ninguna señal sea enrutada fuera de los límites . Este enfoque puede limitar Placa de circuito Limitación de la zona en la fábrica de placas blandas del módulo de huellas dactilares, Y evitar la interferencia de la radiación externa Tablero de circuitos.
Desde el punto de vista de EMC, la alineación correcta de las capas también es importante. Si utiliza más de dos capas, utilice la capa completa como la capa inferior. Si se utiliza una placa de circuito de cuatro capas, la capa inferior al plano de puesta a tierra se utilizará como plano de alimentación.
Debe tenerse en cuenta que el plano de puesta a tierra debe situarse entre el cableado de señales de alta frecuencia y el plano de potencia. Si se utiliza una placa de circuito de doble capa y no se puede lograr un plano completo de puesta a tierra, se puede utilizar una red de puesta a tierra. Si no se utilizan planos de alimentación separados, los cables de tierra deben ser paralelos a los cables de alimentación para garantizar una alimentación limpia.
Guía de diseño
Para proteger el diseño de EMC, Componentes en Placa de circuito must be classified according to Esteir functions (analog, digital, Fuente de alimentación, Circuito de baja velocidad, Circuito de alta velocidad, Etc..). Cada tipo de cableado debe estar en la zona especificada, Se utilizarán filtros en los límites del subsistema.
Cuando se trata de circuitos digitales, se debe prestar especial atención al reloj y a otras señales de alta velocidad. El cableado que conecte la señal será lo más corto posible y adyacente al plano de tierra para controlar la radiación y la conversación cruzada.
Para estas señales, el ingeniero debe evitar el uso de orificios o cables cerca de los bordes o conectores del tablero. Además, la señal debe estar lejos del plano de potencia, ya que esto causará ruido en el plano de potencia. Los cables utilizados para transmitir señales diferenciales deben estar lo más cerca posible unos de otros para que la eliminación del campo magnético pueda funcionar de la manera más eficiente posible.
El cableado que transmita la señal del reloj de la fuente al dispositivo tendrá terminales coincidentes. Mientras la impedancia no coincida, habrá un problem a de reflexión de la señal. Si no prestas atención a la señal reflejada, irradias mucha energía. Las diferentes formas de terminales eficientes incluyen puntos de origen, puntos finales y terminales AC.
En el caso de los cables orientados al Oscilador, los cables distintos de la puesta a tierra no deben ser paralelos ni inferiores al Oscilador ni a su cableado. Además, el cristal debe estar cerca del chip deseado.
Dado que la corriente de retorno siempre sigue el camino de la reactancia más baja, el conductor de tierra que transmite la corriente debe estar cerca del conductor que transmite la señal relevante para mantener el circuito de corriente lo más corto posible.
El cableado para la transmisión de señales analógicas debe separarse de las señales de alta velocidad o de conmutación y debe protegerse mediante señales de tierra. El filtro de paso bajo siempre debe utilizarse para eliminar el ruido de alta frecuencia acoplado al cableado analógico circundante.
Además, los planos de puesta a tierra de los subsistemas analógico y digital no pueden compartirse.
Escudo
Cualquier ruido en la fuente de alimentación puede afectar el funcionamiento del equipo. En general, la frecuencia del ruido acoplado a la fuente de alimentación es alta, por lo que se requiere un condensador de derivación o un condensador de desacoplamiento para filtrar.
El condensador de desacoplamiento proporciona una ruta de baja impedancia para la corriente de alta frecuencia desde el plano de potencia hasta el suelo. La corriente pasa a través de una trayectoria de tierra que forma un bucle de tierra. La trayectoria debe ser lo más baja posible para que el condensador de desacoplamiento esté lo más cerca posible del CI.
Los grandes bucles de puesta a tierra pueden aumentar la radiación y pueden ser una fuente potencial de fallos EMC. Cuanto más alta es la frecuencia, más cercana es la reactancia del condensador ideal a cero, y no hay ningún condensador ideal real en el mercado.
Plomo y Embalaje de circuitos integrados También aumenta la Inductancia. El efecto de desacoplamiento se puede mejorar mediante el uso de múltiples condensadores con Inductancia de serie equivalente baja.
Muchos problemas relacionados con EMC son causados por cables que transmiten señales digitales. Estos cables funcionan como antenas de alta eficiencia. Idealmente, la corriente que entra en el cable fluirá del otro extremo, pero en realidad la Capacitancia parasitaria y la Inductancia causarán problemas de radiación.
El uso de pares retorcidos ayuda a reducir los problemas de acoplamiento y eliminar cualquier campo magnético inducido. Si se utiliza un cable de cinta, se deben proporcionar múltiples bucles de tierra. Para las señales de alta frecuencia, se utilizarán cables blindados y se conectarán escudos de tierra a la cabeza y a la cola de los cables.
El blindaje es una Form A de condensador conductor cerrado, que reduce el IME debilitando los campos e y H de la onda de radiación. Puede ser conectado a tierra, absorbiendo y reflejando parte de la radiación, puede reducir eficazmente el tamaño de la antena de anillo. De esta manera, el blindaje también puede utilizarse como separación entre dos regiones, reduciendo la radiación de energía de una región a otra.
Por último, el blindaje no es una solución eléctrica, sino un método mecánico para reducir el EMC. Los envases metálicos (materiales conductores y / o magnéticos) pueden utilizarse para evitar el IME del sistema. De acuerdo con los requisitos pertinentes, podemos cubrir todo o parte del sistema con blindaje.
