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¿Cómo explica hoy el IPCB cómo mejorar la capacidad de anti - interferencia y la compatibilidad electromagnética al desarrollar productos electrónicos con procesadores?
1. Se prestará especial atención a la lucha contra las interferencias electromagnéticas en los siguientes sistemas:
Sistema con alta frecuencia de reloj y ciclo de bus rápido.
El sistema incluye un circuito de conducción de alta potencia y alta corriente, como un relé generador de chispas, un interruptor de alta corriente, etc.
El sistema incluye un circuito de señal analógica débil y un circuito de conversión a / D alto.
2. Para mejorar la capacidad del sistema contra las interferencias electromagnéticas, se adoptan las siguientes medidas:
Selección de microcontroladores de baja frecuencia
La selección de microcontroladores con baja frecuencia de reloj externo puede reducir eficazmente el ruido y mejorar la capacidad anti - interferencia del sistema. Para la misma frecuencia de Onda cuadrada y onda sinusoidal, el componente de alta frecuencia de Onda cuadrada es mucho mayor que la onda sinusoidal. Aunque la amplitud del componente de alta frecuencia de la Onda cuadrada es menor que la de la onda fundamental, cuanto mayor es la frecuencia, más fácil es emitir y convertirse en una fuente de ruido. El Microcontrolador produce aproximadamente tres veces más ruido de alta frecuencia que la frecuencia del reloj.
Reducir la distorsión en la transmisión de la señal
El Microcontrolador está hecho principalmente de tecnología CMOS de alta velocidad. La corriente de entrada estática de la señal de entrada es de aproximadamente 1 ma, la Capacitancia de entrada es de aproximadamente 10 PF, la Impedancia de entrada es muy alta, la salida del circuito CMOS de alta velocidad tiene una gran capacidad de carga, es decir, un gran valor de salida. Si la salida de una puerta es conducida a una entrada con alta Impedancia de entrada a través de una línea larga, el problem a de reflexión es muy grave, lo que puede causar distorsión de la señal y aumentar el ruido del sistema. Cuando tpdï ¼ش TR, se convierte en un problem a de línea de transmisión. Debemos considerar la reflexión de la señal, el emparejamiento de impedancia, etc.
El tiempo de retardo de la señal en la placa de circuito impreso está relacionado con la impedancia característica del cable, es decir, la constante dieléctrica del material de la placa de circuito impreso. Se puede pensar aproximadamente que la velocidad de transmisión de la señal en el plomo de la placa de circuito impreso es de aproximadamente 1 / 3 a 1 / 2 de la velocidad de la luz. En un sistema de Microcontroladores, el TR (tiempo de retardo estándar) de la unidad de teléfono lógico está entre 3 y 18 ns.
En la placa de circuito impreso, el tiempo de retardo en línea es de aproximadamente 4 ~ 20 NS a través de resistencias de 7 W y cables de 25 cm de largo. En otras palabras, cuanto más corto sea el plomo en el circuito impreso, mejor, la longitud no debe exceder de 25 cm. El número de orificios también debe ser lo más pequeño posible, no más de 2.
Cuando el tiempo de subida de la señal es más rápido que el tiempo de retardo de la señal, debe ser procesado de acuerdo con la electrónica rápida. En este caso, debe considerarse la correspondencia de impedancia de la línea de transmisión. Para la transmisión de señales entre bloques integrados en una placa de circuito impreso, es necesario evitar TD ï. Cuanto más grande es la placa de circuito impreso, más lenta es la velocidad del sistema.
Las reglas de diseño de la placa de circuito impreso se resumen de la siguiente manera:
Cuando la señal se transmita a través de una placa de circuito impreso, el tiempo de retardo no será superior al tiempo de retardo nominal del equipo utilizado.
Reducir la interferencia cruzada entre las líneas de señal
La señal de paso con tiempo de subida tr en el punto a se transmite a la terminal B a través del cable AB. El tiempo de retardo de la señal en el cable AB es TD. En el punto d, la señal de pulso de búsqueda con ancho TR (TR) se detecta después del tiempo TD debido a La transmisión hacia adelante de la señal en el punto A, la reflexión de la señal después de la llegada al punto B y el retraso en el cable AB. En el punto C, debido a la transmisión y reflexión de la señal en la línea AB, se detectará una señal de pulso positivo con una anchura del doble del tiempo de retardo de la señal en la línea AB, es decir, una señal de pulso positivo 2td. Esta es la interferencia cruzada entre las señales. La intensidad de la señal de interferencia está relacionada con la di / at de la señal del punto C y la distancia entre líneas. Cuando dos líneas de señal no son muy largas, lo que realmente se ve en AB es la superposición de dos pulsos.
El Microcontrolador fabricado por el proceso CMOS tiene alta Impedancia de entrada, Alto ruido y alta tolerancia al ruido. El circuito digital se superpone con ruido de 100 ~ 200 MV, que no afecta a su funcionamiento. Si la primera prueba de simulación es una señal AB, la interferencia se vuelve insoportable. Si la placa de circuito impreso es una placa de cuatro capas, una de las cuales es una gran área de tierra, o una placa de doble cara, y el lado opuesto de la línea de señal es una gran área de tierra, la interferencia cruzada entre las señales se reducirá.
La razón es que la impedancia característica de la línea de señal se reduce en gran área, y la reflexión de la señal en el extremo D se reduce en gran medida. La impedancia característica es inversamente proporcional al cuadrado de la constante dieléctrica entre la línea de señal y el suelo, y es proporcional al Logaritmo natural del espesor dieléctrico. Si la primera prueba de simulación es AB, se evitará la interferencia de CD con AB. Hay una gran área debajo de la línea AB. La distancia entre la línea AB y la línea CD es mayor que la distancia entre la línea AB y el suelo. El cable de tierra se puede colocar a la izquierda y a la derecha del cable de plomo en un lado del conector de plomo.
Reducir el ruido de la fuente de alimentación
La fuente de alimentación no sólo proporciona energía al sistema, sino que también añade ruido a la fuente de alimentación. La línea de reinicio, la línea de interrupción y otras líneas de control del Microcontrolador en el circuito son susceptibles a la interferencia del ruido externo. La fuerte interferencia en la red eléctrica entra en el circuito a través de la fuente de alimentación. Incluso en el sistema de alimentación de la batería, la propia batería tiene ruido de alta frecuencia. La señal analógica en el circuito analógico no puede soportar la interferencia de la fuente de alimentación.
Prestar atención a las características de alta frecuencia de los PCB y los componentes
En el caso de alta frecuencia, no se puede descuidar la distribución de cables, a través de agujeros, resistencias, condensadores, conectores, inductores y condensadores en la placa de circuito impreso. La Inductancia distribuida de la Capacitancia no puede ser ignorada, y la Capacitancia distribuida de la Inductancia no puede ser ignorada. Cuando la longitud del cable es mayor que 1 / 20 de la longitud de onda correspondiente de la frecuencia de ruido, se produce un efecto de antena y el ruido se transmite a través del cable.
La disposición de los componentes debe dividirse razonablemente
Cuando los componentes estén dispuestos en una placa de circuito impreso, se tendrá plenamente en cuenta el problema de la interferencia electromagnética. Uno de los principios es que los cables entre los componentes deben ser lo más cortos posible.
Buen uso del condensador de desacoplamiento
Un buen condensador de desacoplamiento de alta frecuencia puede eliminar componentes de alta frecuencia de hasta 1 GHz. Las características de alta frecuencia de los condensadores cerámicos de chip o multicapa son mejores. En el diseño de la placa de circuito impreso, se debe a ñadir un condensador de desacoplamiento entre la fuente de alimentación y la puesta a tierra de cada circuito integrado. El condensador de desacoplamiento tiene dos funciones: por un lado, es el condensador de almacenamiento de energía del circuito integrado, que proporciona y absorbe energía de carga y descarga en el momento de abrir y cerrar la puerta del circuito integrado; Por otro lado, evita el ruido de alta frecuencia del dispositivo. En el circuito digital, el condensador de desacoplamiento típico de 0,1 UF tiene una Inductancia distribuida de 5 NH, y su frecuencia de resonancia paralela es de aproximadamente 7 MHz, lo que significa que tiene un buen efecto de desacoplamiento para el ruido por debajo de 10 MHz y apenas tiene efecto para el ruido por encima de 40 MHz.
