Tecnología de PCB - Análisis de métodos comunes para inhibir las fuentes de interferencia en el diseño de placas de PCB

En el diseño de PCB de sistemas electrónicos, para evitar desvíos y ahorrar tiempo, debemos considerar y cumplir plenamente los requisitos de anti - interferencia y evitar tomar medidas correctivas anti - interferencia después de la finalización del diseño. Hay tres elementos básicos para formar interferencia:

(1) la fuente de interferencia se refiere al componente de interferencia, dispositivo o señal descrito en lenguaje matemático.

Los lenguajes son los siguientes: du / dt, di / DT tienen grandes fuentes de interferencia. por ejemplo: rayos, relés, tirómetros, motores, relojes de alta frecuencia, etc., pueden convertirse en fuentes de interferencia.

(2) ruta de transmisión: se refiere a la ruta o medio en el que la interferencia se propaga de una fuente de interferencia a un dispositivo sensible. Las vías típicas de transmisión de interferencia son la conducción a través de cables y la radiación en el espacio.

(3) los equipos sensibles se refieren a objetos vulnerables a la interferencia. Por ejemplo: convertidor A / d, D / a, mcu, IC digital, amplificador de señal débil, etc. El principio básico del diseño antiinterferencia es inhibir la fuente de interferencia, cortar la ruta de transmisión de interferencia y mejorar el rendimiento antiinterferencia de los equipos sensibles.

1 suprimir la fuente de interferencia

Para suprimir la fuente de interferencia, minimice du / DT y di / DT de la fuente de interferencia. Esta es la consideración principal y el principio importante del diseño antiinterferencia, que a menudo puede hacer más con menos. Para reducir el du / DT de la fuente de interferencia, conecte condensadores en paralelo en ambos extremos de la fuente de interferencia. Para reducir el di / DT de la fuente de interferencia, se conectan inductores o resistencias en serie en el circuito de la fuente de interferencia y se añaden diodos continuos.

Las medidas comunes para inhibir las fuentes de interferencia son las siguientes:

(1) se añaden diodos continuos a la bobina del relé para eliminar la interferencia antiemf generada cuando la bobina está desconectada. La adición de solo diodos continuos retrasará el tiempo de desconexión del relé, y después de agregar el regulador de voltaje, el relé puede funcionar más veces por unidad de tiempo.

(2) el circuito de supresión de chispas está conectado a ambos extremos del contacto del relé (el circuito de serie RC es general, la resistencia se elige generalmente de unos pocos k a decenas de K y el capacitor de 0,01uf) para reducir el impacto de las chispas eléctricas.

(3) agregue un circuito de filtro al motor, preste atención a que los cables del condensadores e inductores deben ser lo más cortos posible.

(4) cada IC en la placa de circuito debe conectarse a un capacitor de alta frecuencia de 0,01 muf a 0,1 muf para reducir el impacto del IC en la fuente de alimentación. Preste atención al cableado de condensadores de alta frecuencia. El cableado debe estar cerca del extremo de la fuente de alimentación y lo más corto posible. De lo contrario, la resistencia de serie equivalente del capacitor aumentará, lo que afectará el efecto de filtrado.

(5) evite romper la línea a 90 grados al conectar el cable y reduzca la emisión de ruido de alta frecuencia.

(6) ambos extremos de los circuitos de supresión SCR y RC reducen el ruido generado por el SCR (que puede ser grave cuando el SCR se rompe).

Según la ruta de propagación de la interferencia, se puede dividir en dos tipos: interferencia conducida e interferencia de radiación.

La llamada interferencia conducida se refiere a la interferencia transmitida a equipos sensibles a través de cables eléctricos. H

El ruido de alta frecuencia es diferente de las señales útiles en la banda de frecuencia. Se puede cortar añadiendo filtros a los cables y, en ocasiones, se puede resolver añadiendo acopladores ópticos aislados. Se debe prestar especial atención al tratamiento de los peligros del ruido de la fuente de alimentación. La llamada interferencia de radiación se refiere a la interferencia transmitida a equipos sensibles a través de la radiación espacial. La solución general es aumentar la distancia entre la fuente de interferencia y el dispositivo sensible, aislarlos con un cable de tierra y agregar una tapa al dispositivo sensible.

2 las medidas comunes para cortar la ruta de transmisión de interferencia son las siguientes:

(1) tenga plenamente en cuenta el impacto de la fuente de alimentación en el microcomputador de un solo chip. Si la fuente de alimentación está bien hecha, la antiinterferencia de todo el circuito se resuelve en gran medida. Muchos microcontroladores son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación, por lo que es necesario agregar circuitos de filtro o reguladores de voltaje a la fuente de alimentación para reducir la interferencia del ruido de la fuente de alimentación en un solo chip. Por ejemplo, las cuentas magnéticas y los condensadores se pueden utilizar para formar circuitos de filtro en forma de pi, pero las condiciones menos exigentes también se pueden reemplazar por resistencias de 100 pi.

(2) si el puerto de E / S del mcu se utiliza para controlar equipos de ruido como motores, se debe agregar aislamiento entre el puerto de E / S y la fuente de ruido (aumentar el circuito de filtro en forma de pi). Controlar el motor y otros dispositivos de ruido, y la fuente de ruido debe aislarse en el puerto de E / S (aumentar el circuito de filtro en forma de pi).

(3) preste atención al cableado de cristal. el Oscilador de cristal y los pines mcu están lo más cerca posible, el cable de tierra está aislado de la zona del reloj y la carcasa del Oscilador de cristal está fundamentada y fija. Esta medida resolverá muchos problemas difíciles.

(4) dividir razonablemente las placas de circuito, como las señales fuertes y débiles, las señales digitales y analógicas. Mantenga las fuentes de interferencia (como motores y relés) lo más alejadas posible de los componentes sensibles (como microcontroladores).

(5) el cable de tierra separa el área digital del área analógica. El suelo digital y el suelo analógico deben separarse y conectarse al suelo de alimentación en un punto. El cableado de los chips A / D y D / a también se basa en este principio. Los fabricantes tienen en cuenta este requisito al asignar la disposición de los pines de los chips A / D y D / A.

(6) los cables de tierra de la mcu y los equipos de alta potencia deben estar conectados a tierra por separado para reducir la interferencia mutua. Los elementos de alta potencia deben colocarse en el borde de la placa de circuito en la medida de lo posible.

(7) el uso de perlas magnéticas, anillos magnéticos, filtros de alimentación, escudos y otros elementos antiinterferencia en partes clave como puertos I / o de mcu, líneas de alimentación y líneas de conexión de placas de circuito puede mejorar significativamente el rendimiento antiinterferencia del circuito.

Mejorar el rendimiento antiinterferencia de los equipos sensibles

Mejorar el rendimiento antiinterferencia de los equipos sensibles se refiere a métodos para reducir la captación de ruido de interferencia y recuperarse de Estados anormales lo antes posible.

Las medidas comunes para mejorar el rendimiento antiinterferencia de los dispositivos sensibles son las siguientes:

(1) al conectar, minimice el área del anillo de circuito para reducir el ruido inducido.

(2) al conectar, el cable de alimentación y el cable de tierra deben ser lo más gruesos posible. Además de reducir la caída de presión, es más importante reducir el ruido de acoplamiento.

(3) para los puertos de E / s ociosos de la mcu, no cuelgue, conecte a tierra o conecte la fuente de alimentación. Los terminales libres de otros circuitos integrados están conectados a tierra o conectados a la fuente de alimentación sin cambiar la lógica del sistema.

(4) el uso de circuitos de monitoreo de energía y guardianes de un solo chip como imp809, imp706, imp813, x25043 y x25045 puede mejorar en gran medida el rendimiento antiinterferencia de todo el circuito.

(5) bajo la premisa de que la velocidad puede cumplir con los requisitos, trate de reducir la vibración cristalina del microcomputador de un solo chip y elija un circuito digital de baja velocidad.

(6) los dispositivos IC se soldan lo más directamente posible a la placa de circuito, utilizando menos asientos ic.

Para lograr una buena inmunidad a las interferencias, a menudo vemos que la parte de tierra en la placa de PCB está cableada. pero no todos los circuitos digitales y analógicos híbridos deben ser divididos en plano de tierra. Porque tal división es para reducir la interferencia del ruido.

Teoría: la frecuencia general en los circuitos digitales será mayor que la frecuencia de los circuitos analógicos, y ellos mismos formarán un retorno de la señal con el plano de tierra (porque en la transmisión de la señal hay varios condensadores e inductores distribuidos entre los cables de cobre y cobre), y si mezclamos los cables de tierra, el retorno interactuará entre sí en Los circuitos digitales y analógicos. Los separamos para que solo formen un retorno dentro de sí mismos. Solo están conectados a través de resistencias de Ohm cero o cuentas magnéticas, ya que están conectadas a la misma tierra física, y ahora el cableado las separa y deberían estar conectadas.