Tecnología de PCB - Habilidades de diseño EMC dentro de los productos de placas de circuito impreso

En la actualidad, los equipos electrónicos todavía se utilizan en varios equipos y sistemas electrónicos con placas de circuito impreso como el principal método de montaje. La práctica ha demostrado que incluso si el diseño del esquema del circuito es correcto y el diseño de la placa de circuito impreso no es adecuado, afectará negativamente la fiabilidad de los equipos electrónicos. Por ejemplo, si dos líneas paralelas finas en el tablero de PCB se acercan, se produce un retraso en la forma de onda de la señal y se forma un ruido reflejado al final de la línea de transmisión. Por lo tanto, al diseñar una placa de circuito impreso, se debe prestar atención al uso del método correcto.

1. el diseño del cable de tierra de diseño de PCB está diseñado en equipos electrónicos, y la puesta a tierra es un método importante para controlar la interferencia.

Si la puesta a tierra y el blindaje se pueden combinar correctamente, se pueden resolver la mayoría de los problemas de interferencia. La estructura de puesta a tierra de los equipos electrónicos incluye aproximadamente la puesta a tierra del sistema, la puesta a tierra del Gabinete (puesta a tierra blindada), la puesta a tierra digital (puesta a tierra lógica) y la puesta a tierra analógica. El diseño del cable de tierra debe prestar atención a los siguientes puntos:

1. elija correctamente la puesta a tierra de un solo punto y la puesta a tierra de varios puntos

En los circuitos de baja frecuencia, la frecuencia de funcionamiento de la señal es inferior a 1 mhz, su cableado y la inducción entre los dispositivos tienen poco impacto, y la corriente circular formada por el circuito de tierra tiene un mayor impacto en la interferencia, por lo que se debe utilizar un punto de tierra. Cuando la frecuencia de funcionamiento de la señal es superior a 10 mhz, la resistencia del suelo se vuelve muy grande. En este momento, la resistencia del suelo debe reducirse en la medida de lo posible y se debe utilizar el punto múltiple más cercano para la puesta a tierra. Cuando la frecuencia de funcionamiento sea de 1 ï y medio 10 mhz, si se utiliza un solo punto de puesta a tierra, la longitud del cable de tierra no debe exceder de 1 / 20 de la longitud de onda, de lo contrario se debe utilizar un método de puesta a tierra multipunto.

2. separar los circuitos digitales de los analógicos

Hay tanto circuitos lógicos de alta velocidad como circuitos lineales en la placa de circuito. Deben estar lo más separados posible, los cables de tierra de los dos no deben mezclarse y deben estar conectados a los cables de tierra de los terminales de alimentación. Trate de aumentar el área de tierra del circuito lineal.

3. hacer que el cable de tierra sea lo más grueso posible

Si el cable de tierra es muy fino, el potencial de tierra cambiará con el cambio de corriente, lo que provocará que el nivel de señal de tiempo del dispositivo electrónico sea inestable y el rendimiento antiruido disminuya. Por lo tanto, el cable de tierra debe ser lo más grueso posible para poder pasar la corriente permitida en la placa de circuito impreso. Si es posible, el ancho del cable de tierra debe ser superior a 3 mm.

4. formar un circuito cerrado con el cable de tierra

Al diseñar un sistema de cable de tierra de una placa de circuito impreso compuesta solo por circuitos digitales, convertir el cable de tierra en un circuito cerrado puede mejorar significativamente la resistencia al ruido. La razón es que hay muchos componentes de circuitos integrados en la placa de circuito impreso, especialmente cuando hay componentes que consumen mucha potencia, debido a las limitaciones de espesor del cable de tierra, la Unión a tierra genera una gran diferencia de potencial eléctrico, lo que resulta en una disminución de la resistencia al ruido. si la estructura a tierra forma un circuito, La diferencia de potencial eléctrico se reducirá y la resistencia al ruido de los dispositivos electrónicos mejorará.

2. diseño de compatibilidad electromagnética de diseño de PCB

La compatibilidad electromagnética se refiere a la capacidad de los dispositivos electrónicos para trabajar de manera coordinada y efectiva en diversos entornos electromagnéticos. El objetivo del diseño de compatibilidad electromagnética es permitir que los dispositivos electrónicos inhiban todo tipo de interferencias externas y hagan que los dispositivos electrónicos funcionen correctamente en un entorno electromagnético específico, reduciendo al mismo tiempo las interferencias electromagnéticas de los propios dispositivos electrónicos a otros dispositivos electrónicos.

1. elija un ancho de línea razonable

Debido a que la interferencia de impacto de la corriente instantánea en la línea de impresión es causada principalmente por la inducción de la línea de impresión, el coeficiente de inducción de la línea de impresión debe reducirse al mínimo. La inducción del cable impreso es proporcional a su longitud y inversa a su anchura, por lo que el cable corto y preciso es propicio para inhibir la interferencia. Los cables de señal de los cables de reloj, los conductores de filas o los conductores de autobuses suelen llevar una gran corriente instantánea y los cables impresos deben ser lo más cortos posible. Para los circuitos de componentes separados, cuando el ancho del cable impreso es de aproximadamente 1,5 mm, se pueden cumplir plenamente los requisitos; Para circuitos integrados, el ancho de la línea de impresión se puede seleccionar entre 0,2 y 1,0 mm.

2. adoptar la estrategia de cableado correcta

El uso de un cableado igual puede reducir la inducción mutua del cable, pero la inducción mutua y la capacidad de distribución entre los cables aumentarán. Si el diseño lo permite, es mejor usar una estructura de cableado en forma de cuadrícula. El método específico es conectar un lado del PCB horizontalmente y el otro verticalmente, y luego conectarlo con el agujero metálico en el agujero cruzado. Para frenar la conversación cruzada entre los cables de la placa de pcb, se deben evitar cables como las largas distancias al diseñar el cableado.

3. diseño de placas de circuito configuración de condensadores de desacoplamiento

En el circuito de alimentación de corriente continua, los cambios de carga pueden causar ruido de alimentación. En los circuitos digitales, por ejemplo, cuando el circuito cambia de un Estado a otro, la línea eléctrica genera una gran corriente pico, formando un voltaje acústico transitorio. La configuración de los condensadores de desacoplamiento puede inhibir el ruido generado por los cambios de carga, que es una práctica común en el diseño de fiabilidad de las placas de circuito impreso. Los principios de configuración son los siguientes:

El capacitor electrolítico aઠ10ï y 100uf está conectado a ambos extremos del terminal de entrada de la fuente de alimentación. Si la ubicación de la placa de circuito impreso lo permite, el efecto antiinterferencia del uso de condensadores electroliticos por encima de 100 UF será mejor.

Aઠconfigura un capacitor cerámico de 0,01uf para cada chip de circuito integrado. Si la placa de circuito impreso tiene poco espacio y no se puede instalar, se puede configurar un condensadores electroliticos de tantalio de 1 - 10uf por cada 4 - 10 chips. La resistencia de alta frecuencia del dispositivo es particularmente pequeña, con una resistencia inferior a 1 en el rango de 500 kHz - 20 mhz. Y la corriente de fuga es muy pequeña (menos de 0,5ua).

Para los dispositivos con capacidad de ruido débil y grandes cambios de corriente durante el apagado, así como dispositivos de almacenamiento como ROM y ram, el capacitor de desacoplamiento debe conectarse directamente entre el cable de alimentación del chip (vcc) y el suelo (gnd).

Los cables de los condensadores de desacoplamiento de aઠno pueden ser demasiado largos, especialmente los condensadores de derivación de alta frecuencia.

4. diseño de PCB tamaño de la placa de circuito impreso y diseño del dispositivo

El tamaño del PCB debe ser moderado. Cuando el tamaño del PCB es demasiado grande, la línea de impresión será muy larga y la resistencia aumentará, lo que no solo reducirá la resistencia al ruido, sino que también aumentará el costo; En cuanto al diseño del dispositivo, al igual que otros circuitos lógicos, los dispositivos relacionados entre sí deben colocarse lo más cerca posible, lo que permite obtener un mejor efecto antiruido. Los generadores de reloj, los osciladores de cristal y los terminales de entrada del reloj de la CPU son propensos al ruido, por lo que deben estar más cerca unos de otros. Es muy importante que los dispositivos vulnerables al ruido, los circuitos de baja corriente y los circuitos de alta corriente se mantengan lo más alejados posible de los circuitos lógicos. Si es posible, se deben hacer placas de circuito separadas.

5. diseño de placas de circuito y diseño de disipación de calor

Desde el punto de vista que favorece la disipación de calor, es mejor instalar la placa de PCB en posición vertical, la distancia entre la placa y la placa no debe ser inferior a 2 centímetros, y la disposición de los componentes en la placa de PCB debe seguir ciertas reglas:

Para los equipos que utilizan aire de convección libre para enfriarse, es mejor organizar circuitos integrados (u otros equipos) de manera vertical; Para los dispositivos que utilizan refrigeración forzada por aire, es mejor organizar horizontalmente el circuito integrado (u otros dispositivos) row.

En la medida de lo posible, los equipos de la misma placa de PCB deben organizarse en función de su valor calórico y grado de disipación de calor. Los equipos con bajo valor calórico o poca resistencia al calor (como pequeños Transistor de señal, pequeños circuitos integrados, condensadores electroliticos, etc.) deben colocarse en el flujo de aire de refrigeración. El flujo de aire superior (en la entrada), los equipos con mayor resistencia térmica o resistencia térmica (como Transistor de potencia, circuitos integrados grandes, etc.) se colocan en la parte más baja del flujo de aire de enfriamiento.

¿ en dirección horizontal, los dispositivos de alta potencia están lo más cerca posible del borde de la placa de PCB para acortar la ruta de transmisión de calor; En dirección vertical, los dispositivos de alta potencia están lo más cerca posible de la parte superior de la placa de PCB para reducir el impacto de estos dispositivos en la temperatura de otros dispositivos.

Es mejor colocar el equipo sensible a la temperatura en la zona con la temperatura más baja (por ejemplo, en la parte inferior del equipo). No lo coloque directamente sobre el dispositivo de calentamiento. Es mejor colocar varios dispositivos escalonados en un plano horizontal.

La disipación de calor de la placa de circuito impreso en el equipo aઠdepende principalmente del flujo de aire, por lo que la ruta del flujo de aire debe estudiarse en el diseño y el equipo o la placa de circuito impreso deben configurarse razonablemente. Cuando el aire fluye, siempre tiende a fluir donde la resistencia es baja, por lo que al configurar el equipo en la placa de circuito impreso, evite dejar un gran espacio aéreo en una determinada área.