Conception électronique - Conception de la technologie anti - interférence PCB

1 Introduction

Compatibilité électromagnétique la CEM fait référence à la capacité d'un système électronique à fonctionner correctement conformément aux exigences de conception dans un environnement électromagnétique spécifié. Les perturbations électromagnétiques subies par les systèmes électroniques ne proviennent pas seulement du rayonnement des champs électriques et magnétiques, mais sont également influencées par l'impédance commune des lignes, les combinaisons de fils et la structure du circuit. Lors du développement et de la conception de circuits, nous voulons également que les circuits imprimés conçus soient aussi peu sensibles que possible aux interférences extérieures et perturbent le moins possible les autres systèmes électroniques. Il y a un certain nombre de facteurs qui influent sur les propriétés d'anti - interférence de la carte imprimée, y compris l'épaisseur de la Feuille de cuivre, la largeur et la longueur des fils imprimés et la diaphonie entre les fils adjacents, la rationalité de la disposition des éléments à l'intérieur de la carte et l'impédance commune des fils. Champs électromagnétiques créés par des fils et des composants, etc., dans l'espace.

La première priorité dans la conception d'une carte de circuit imprimé est d'analyser les circuits et d'identifier les circuits clés. Il s'agit d'identifier quels circuits sont des sources d'interférence et quels circuits sont des circuits sensibles, et de déterminer quels chemins les sources d'interférence peuvent utiliser pour interférer avec les circuits sensibles. Dans les circuits analogiques, les circuits analogiques de bas niveau sont généralement des circuits sensibles et les amplificateurs de puissance sont généralement des sources d'interférence. Lorsque la fréquence de fonctionnement est faible, la source d'interférence perturbe le circuit sensible principalement par des connexions inter - cylindres; Lorsque la fréquence de fonctionnement est élevée, la source d'interférence perturbe le circuit sensible principalement par rayonnement électromagnétique. Dans les circuits numériques, les signaux répétitifs à grande vitesse tels que les signaux d'horloge, les signaux de bus, etc., riches en composantes fréquentielles, sont la plus grande source d'interférences et constituent souvent une menace pour les circuits sensibles. Les circuits de remise à zéro, les circuits d'interruption, etc., sont tous des circuits sensibles susceptibles d'être perturbés par des pointes, de sorte que les circuits numériques ne peuvent pas fonctionner correctement. Le circuit d'entrée / sortie (1 / 0) est relié au monde extérieur et une attention particulière doit également être accordée. Si le circuit uo est proche d'une source d'interférence telle qu'une ligne d'horloge, l'énergie haute fréquence inutile est intégrée dans la ligne de sortie et le bruit sur la ligne perturbe les circuits sensibles à proximité du câble par rayonnement ou conduction.

Sur la base d'une analyse adéquate des circuits et de la détermination des circuits critiques, les circuits doivent être correctement disposés sur la carte imprimée. Pour les circuits numériques, les circuits à grande vitesse (tels que les circuits d'horloge, les circuits logiques à grande vitesse, etc.), les circuits logiques à moyenne et basse vitesse et les circuits uo doivent être disposés dans des zones distinctes et, dans la mesure du possible, séparer spatialement les sources d'interférence et les circuits sensibles afin de séparer les sources d'interférence. Les perturbations radiatives sur les circuits sensibles sont fortement réduites.

2 conception anti - interférence de carte imprimée

Le but de la conception anti - interférence de la carte PCB est de réduire le rayonnement électromagnétique de la carte PCB et la diaphonie entre les circuits sur la carte PCB. De plus, la conception à la terre du PCB affecte directement le rayonnement de tension de mode commun du câble 1 / 0. Par conséquent, la conception anti - interférence du PCB est importante pour réduire le rayonnement d'information électromagnétique du système.

2.1 conception de la mise en page PCB

La densité des cartes de circuits imprimés (PCB) est de plus en plus élevée, la qualité de la conception de PCB contre les interférences a une grande influence, de sorte que la disposition des PCB occupe une place très importante dans la conception.

Exigences de disposition pour les composants spéciaux:

1. Plus le câblage entre les éléments à haute fréquence est court, mieux c'est et minimise les interférences électromagnétiques entre eux; Les parties susceptibles d'interférence ne doivent pas être trop rapprochées; Les composants d'entrée et de sortie doivent être aussi éloignés que possible;

2. Certains composants ont une différence de potentiel plus élevée, donc la distance entre eux devrait être augmentée pour réduire le rayonnement de mode commun. Une attention particulière est accordée à la rationalité de la disposition des composants à haute tension;

3. L'élément thermique doit être éloigné de l'élément chauffant;

4. Le condensateur de solution doit être près de la broche d'alimentation de la puce;

5. La disposition des éléments réglables tels que potentiomètres, bobines d'inductance réglables, condensateurs variables, micro - interrupteurs, etc. doit être placée dans une position facilement réglable selon les besoins;

6. Les trous de positionnement de la plaque d'impression et la position occupée par le support de fixation doivent être réservés.

Exigences de disposition pour les composants communs:

1. Placez les composants de chaque unité de circuit fonctionnel selon le processus de circuit, de sorte que le flux de signal soit aussi cohérent que possible;

2. Centré sur les composants de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour d'eux. Les composants doivent être disposés uniformément et soigneusement sur le PCB pour minimiser et raccourcir les conducteurs et les connexions entre les composants;

3. Pour les circuits fonctionnant à haute fréquence, les interférences entre les composants doivent être prises en compte. En général, les composants doivent être disposés aussi parallèlement que possible pour faciliter le câblage;

4. La ligne de sortie de la carte de circuit imprimé n'est généralement pas inférieure à 80 mils du bord de la carte. La forme optimale de la carte est rectangulaire. Le ratio d'aspect est de 3: 2 ou 4: 30.

2.2 conception de la disposition PCB

La densité de câblage des cartes de circuits imprimés est de plus en plus grande, de sorte que la conception du câblage des cartes de circuits imprimés est particulièrement importante.

1. La couche de fil d'alimentation du panneau à quatre couches doit être aussi proche que possible de la couche de fil de terre pour obtenir une impédance de puissance minimale. De haut en bas dans l'ordre: ligne de signal, ligne de terre, ligne d'alimentation, ligne de signal. Compte tenu de la compatibilité électromagnétique, le meilleur panneau à six couches de haut en bas est: ligne de signal, ligne de terre, ligne de signal, ligne d'alimentation, ligne de terre, ligne de signal;

2. La ligne d'horloge doit être adjacente à la couche de terre, la largeur de ligne doit être aussi grande que possible, la largeur de ligne de chaque ligne d'horloge doit être la même;

3. La couche de signal adjacente à la ligne de masse est équipée d'une ligne de signal numérique à grande vitesse et d'une ligne de signal analogique de bas niveau, et la couche la plus éloignée est équipée d'une ligne de signal à faible vitesse et d'une ligne de signal analogique de haut niveau;

4. Le câblage des bornes d'entrée et de sortie doit être évité autant que possible, éviter la mise en parallèle et éviter la rétroaction;

5. La courbure du fil imprimé est généralement un angle obtus de 135 degrés;

6. La largeur de ligne du cordon d'alimentation et du fil de terre doit être augmentée autant que possible et la largeur de câblage des dispositifs avec un espacement des broches de 0,5 mm ne doit pas être inférieure à 12 mil;

7. La largeur de ligne de signal du circuit numérique universel est 8.il-10nul, l'espacement est 6mi1 - 8mil;

8. Les conducteurs des condensateurs de radiation ne doivent pas être trop longs, en particulier les condensateurs de dérivation haute fréquence;

9. La mise à la terre numérique et la mise à la terre analogique sur la carte à signaux mixtes sont séparées. Si le câblage traverse l'écart de séparation, le rayonnement électromagnétique et les perturbations du signal augmenteront considérablement, ce qui entraînera des problèmes de compatibilité électromagnétique. Par conséquent, les conceptions de PCB adoptent généralement une mise à la terre, une disposition et un câblage uniformes par l'intermédiaire de circuits numériques et analogiques;

10. Pour certains signaux à grande vitesse, le câblage différentiel peut être utilisé pour réduire le rayonnement électromagnétique.

4 Conclusion

Les plaques imprimées multicouches ont des caractéristiques anti - interférence uniques. Avec le développement continu des circuits intégrés à grande échelle et des circuits intégrés à très grande échelle, les gens adopteront de plus en plus de cartes imprimées multicouches. Dans les systèmes électroniques modernes, la rationalité et la fiabilité de la conception de PCB deviennent de plus en plus importantes à mesure que la fréquence d'horloge augmente et que l'intégration de la puce augmente. Dans la conception, des problèmes spécifiques doivent être analysés pour obtenir une conception de PCB de haute qualité.