Tecnología de PCB - Principios de diseño de PCB para reducir la interferencia electromagnética

El diseño de compatibilidad electromagnética está estrechamente relacionado con circuitos específicos. Para diseñar la compatibilidad electromagnética, los diseñadores necesitan minimizar la radiación (la energía de radiofrecuencia que se escapa del producto) y aumentar su resistencia a la radiación (la energía que entra en el producto). Sensibilidad y capacidad antiinterferencia. Para el acoplamiento de conducción común de baja frecuencia y el acoplamiento de radiación común de alta frecuencia, se debe prestar suficiente atención a cortar la ruta de acoplamiento en el diseño.

Principios de diseño de PCB

Con el desarrollo de la tecnología electrónica, la integración y la frecuencia de la señal de la placa de circuito son cada vez más altas, lo que inevitablemente traerá interferencia electromagnética, por lo que al diseñar el pcb, se deben seguir los siguientes principios para controlar la interferencia electromagnética de la placa de circuito dentro de un cierto rango, cumplir con los requisitos y estándares de diseño y mejorar el rendimiento general del circuito.

1. selección de placas de circuito

La prioridad del diseño de PCB es seleccionar correctamente el tamaño de la placa de circuito. Si el tamaño es demasiado grande, el cableado entre los componentes será demasiado largo, lo que aumentará la resistencia del circuito y reducirá la capacidad de anti - interferencia; Y el tamaño hará que el componente sea demasiado pequeño. El diseño denso no es propicio para la disipación de calor, el cableado es demasiado delgado y denso, lo que puede causar fácilmente comentarios. Por lo tanto, se debe seleccionar una placa de circuito de tamaño adecuado en función de los componentes necesarios para el sistema.

Placa de circuito

La placa de circuito se divide en un solo panel, una placa doble y una placa multicapa. La elección del número de capas de la placa de circuito depende de la función a realizar en el circuito, el índice de ruido, la señal y el número de cables de red, etc. Una configuración razonable de la capa puede reducir los problemas de compatibilidad electromagnética del propio circuito.

Los principios habituales de selección son:

1. cuando la frecuencia de la señal es de frecuencia media y baja, hay menos componentes, la densidad de cableado es baja o media, y se elige uno o dos lados;

2. las placas multicapa se utilizan para alta densidad de línea de tela, alta integración y más componentes;

3. para circuitos integrados de alta frecuencia, alta velocidad y circuitos integrados de alta velocidad, elija una placa de circuito de 4 o más capas. Al diseñar la placa multicapa, la capa única se puede utilizar como capa de alimentación, capa de señal y formación de conexión. El área del bucle de señal se reduce y la radiación de modo diferencial se reduce. Por lo tanto, las placas multicapa pueden reducir la radiación de las placas de circuito y mejorar la capacidad anti - interferencia.

2. diseño de componentes de placas de circuito

Después de determinar el tamaño del pcb, primero se debe determinar la ubicación de los componentes especiales y finalmente todos los componentes del circuito deben diseñarse en bloques de acuerdo con la unidad funcional del circuito. Las unidades de circuito digital, las unidades de circuito analógico y las unidades de circuito de alimentación deben estar separadas, así como las unidades de circuito de alta frecuencia y las unidades de circuito de baja frecuencia. Los principios de diseño de las placas de circuito comunes son los siguientes.

1. principios para determinar la ubicación de los componentes especiales:

1. los elementos de calefacción deben colocarse en una posición propicia para la disipación de calor, como el borde del pcb, lejos del chip del procesador;

2. los elementos especiales de alta frecuencia deben colocarse cerca unos de otros para acortar la conexión entre ellos;

3. los elementos sensibles deben mantenerse alejados de fuentes de ruido como generadores de reloj y osciladores;

4. el diseño de los componentes ajustables, como el potenciómetro, la inducción ajustable, el capacitor variable y el interruptor de tecla, debe cumplir con los requisitos estructurales de toda la máquina para facilitar el ajuste;

5. los componentes más pesados deben fijarse con soportes;

6. los filtros EMI deben colocarse cerca de la fuente emi.

Diseño de componentes de placas de circuito

2. de acuerdo con el principio de la unidad funcional del circuito para organizar los componentes paraguas del circuito:

1. cada circuito funcional determinará la posición correspondiente en función del flujo de señal entre ellos para facilitar el cableado;

2. cada circuito funcional primero determinará la ubicación de los componentes centrales y colocará otros componentes alrededor de los componentes centrales, minimizando la conexión entre los componentes;

3. para los circuitos de alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes;

4. los componentes colocados en el borde de la placa de circuito no deben estar a menos de 2 mm del borde de la placa de circuito.

5. los convertidores, interruptores y rectificadores DC / DC deben colocarse lo más cerca posible del transformador para reducir la radiación externa;

6. los elementos de regulación de tensión y los condensadores de filtro deben colocarse cerca de los diodos rectificadores.

3. principios de la fuente de alimentación y el cableado de tierra

Si el cableado entre la fuente de alimentación y el suelo del PCB es razonable es la clave para reducir la interferencia electromagnética de toda la placa de circuito. El diseño de los cables de alimentación y los cables de tierra es un problema que no se puede ignorar en los pcb, y a menudo es el diseño más difícil. El diseño debe seguir los siguientes principios.

1. habilidades de cableado de energía y tierra

El cableado en el PCB tiene las características de parámetros de distribución como la resistencia, la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva. Con el fin de reducir el impacto de los parámetros de distribución del cableado de PCB en los sistemas electrónicos de alta velocidad, los principios de cableado de la fuente de alimentación y la puesta a tierra son los siguientes:

1. aumentar la distancia entre los rastros para reducir la conversación cruzada del acoplamiento capacitivo;

2. los cables de alimentación y los cables de tierra deben estar conectados en paralelo para optimizar la distribución de condensadores;

3. engrosar en la medida de lo posible el ancho de la línea de alimentación y la línea de tierra en función del tamaño de la carga, reducir la resistencia del circuito y alinear la dirección de la línea de alimentación y la línea de tierra en cada circuito funcional con la dirección de transmisión de la señal, lo que ayudará a mejorar la resistencia a las interferencias;

4. la fuente de alimentación y el cable de tierra deben conectarse directamente hacia arriba y hacia abajo para reducir la inducción y minimizar el área del circuito, y tratar de colocar el cable de tierra debajo del cable de alimentación;

5. cuanto más grueso sea el cable de tierra, mejor, y el ancho del cable de tierra generalmente no es inferior a 3 mm;

6. el cable de tierra forma un circuito cerrado para reducir la diferencia de potencial en el cable de tierra y mejorar la capacidad de anti - interferencia;

7. en el diseño de cableado de varias capas, una de las capas se puede utilizar como "plano de tierra completo", lo que puede reducir la resistencia a la tierra y, al mismo tiempo, desempeñar un papel de blindaje.

Habilidades de cableado de energía y tierra

2. habilidades de puesta a tierra de cada circuito funcional

Los métodos de puesta a tierra de los circuitos funcionales de los PCB se dividen en puesta a tierra de un solo punto y puesta a tierra de varios puntos. La puesta a tierra de un solo punto se divide en puesta a tierra de serie de un solo punto y puesta a tierra paralela de un solo punto de acuerdo con la forma de conexión, como se muestra en las figuras 3 y 4. Debido a las diferentes longitudes de los cables de tierra, la resistencia a la puesta a tierra de cada circuito es diferente, y la puesta a tierra protectora generalmente se basa en una serie de un solo punto, lo que reduce el rendimiento de compatibilidad electromagnética. Un solo punto está conectado a tierra en paralelo. Cada circuito tiene su propio cable de tierra, por lo que la interferencia mutua es pequeña, pero puede alargar el cable de tierra y aumentar la resistencia al suelo. Se utiliza generalmente para la puesta a tierra de señales, la puesta a tierra simulada y la puesta a tierra de fuentes de alimentación. La puesta a tierra multipunto significa que cada circuito tiene un punto a tierra, como se muestra en la figura 5. La puesta a tierra multipunto se utiliza generalmente en circuitos de alta frecuencia, con cables de tierra cortos y baja resistencia a la tierra para reducir la interferencia de las señales de alta frecuencia.

Para reducir la interferencia causada por la puesta a tierra, la puesta a tierra también debe cumplir ciertos requisitos:

1. el cable de tierra debe ser lo más corto posible y el área de tierra debe ser grande;

2. evitar circuitos de tierra innecesarios y reducir el voltaje de interferencia de la tierra pública;

3. el principio de la puesta a tierra es adoptar diferentes métodos de puesta a tierra para diferentes señales, y es imposible utilizar el mismo punto de puesta a tierra para todas las puesta a tierra;

4. al diseñar un PCB multicapa, coloque la capa de alimentación y la capa de tierra en la capa adyacente tanto como sea posible para formar un capacitor intercapa en el circuito y reducir la interferencia electromagnética;

5. trate de evitar las señales de corriente fuerte y débil, y las señales digitales y analógicas comparten el mismo cable de tierra.

Habilidades de puesta a tierra de cada circuito funcional

24 consejos para reducir el ruido y la interferencia electromagnética:

(1) se puede utilizar un chip de baja velocidad en lugar de un chip de alta velocidad. Las partes clave utilizan chips de alta velocidad.

(2) las resistencias se pueden conectar en serie para reducir la tasa de salto de los bordes superior e inferior del Circuito de control.

(3) trate de proporcionar algún tipo de amortiguación para relés, etc.

(4) utilizar un reloj de frecuencia mínima que cumpla con los requisitos del sistema.

(5) el generador de reloj está lo más cerca posible del equipo que utiliza el reloj. La carcasa del Oscilador de cristal de cuarzo debe estar fundamentada.

(6) rodee el área del reloj con un cable de tierra y haga que el cable del reloj sea lo más corto posible.

(7) el circuito de accionamiento I / o debe estar lo más cerca posible del borde de la placa de circuito impreso y dejarlo salir de la placa de circuito impreso lo antes posible. Las señales que entren en la placa de circuito impreso deben filtrarse, al igual que las señales de áreas de alto ruido. Al mismo tiempo, se debe utilizar una serie de resistencias terminales para reducir la reflexión de la señal.

(8) los terminales inútiles del MCD deben estar conectados a un nivel alto, o conectados a tierra, o definidos como terminales de salida, y los terminales que deben estar conectados a la tierra de la fuente de alimentación en el circuito integrado deben estar conectados y no deben flotar.

(9) los terminales de entrada de los circuitos de puerta no utilizados no deben mantenerse flotantes. La entrada positiva del amplificador operativo no utilizado debe estar conectada a tierra, y la entrada negativa debe estar conectada a la salida.

(10) para las placas de circuito impreso, trate de usar 45 en lugar de 90 para reducir la emisión externa y el acoplamiento de señales de alta frecuencia.

(11) la placa de circuito impreso se divide de acuerdo con las características de la frecuencia y el interruptor de corriente, y los componentes de ruido y no ruido deben estar más separados.

(12) las placas individuales y dobles utilizan una fuente de alimentación de un solo punto y un solo punto de tierra. Los cables de alimentación y los cables de tierra deben ser lo más gruesos posible. Si es económico, se utilizan placas multicapa para reducir la inducción capacitiva de la fuente de alimentación y el suelo.

(13) mantenga el reloj, el autobús y las señales de selección de chips alejados de los cables y conectores de E / S.

(14) las líneas de entrada de voltaje analógico y los terminales de voltaje de referencia deben mantenerse lo más alejados posible de las líneas de señal del circuito digital, especialmente los relojes.

(15) para los dispositivos A / d, las partes digitales y analógicas deben ser uniformes, no cruzadas.

(16) las líneas de reloj perpendiculares a las líneas I / o tienen menos interferencia que las líneas paralelas I / o, y los pines de los componentes de reloj están lejos de los cables I / O.

(17) los pines de los componentes deben ser lo más cortos posible, y los pines de los condensadores de desacoplamiento deben ser lo más cortos posible.

(18) las líneas clave deben ser lo más gruesas posible y los dos lados deben aumentar la protección y la puesta a tierra. Las líneas de alta velocidad deben ser cortas y rectas.

(19) las líneas sensibles al ruido no deben ser paralelas a las líneas de conmutación de alta corriente y alta velocidad.

(20) no conecte cables debajo del cristal de cuarzo o debajo de equipos sensibles al ruido.

(21) para circuitos de señal débil, no forme circuitos de corriente alrededor de circuitos de baja frecuencia.

(22) no forme un circuito en la señal. Si es inevitable, haga que el área de la carretera de circunvalación sea lo más pequeña posible.

(23) un capacitor de desacoplamiento por circuito integrado. Cada capacitor electrolítico debe agregar un pequeño capacitor de derivación de alta frecuencia.

(24) cargar y descargar condensadores de almacenamiento de energía en el circuito utilizando condensadores de tantalio de gran capacidad o condensadores refrigerados gigantes en lugar de condensadores electroliticos. Cuando se utilizan condensadores tubulares, la carcasa debe estar fundamentada.