Conception électronique - Facteurs tels que EMI, EMC, si, Pi dans la conception de PCB

Les facteurs tels que EMI, EMC, si, Pi doivent être pris en compte dans la conception de PCB. La conception de la carte de circuit imprimé PCB doit tenir pleinement compte et répondre aux exigences d'anti - interférence. Il y a trois éléments essentiels à la perturbation:

(1) une source de brouillage est un composant, un équipement ou un signal qui produit un brouillage. En langage mathématique, il est décrit comme suit: du / DT, di / DT les endroits grands sont des sources d'interférence. Par exemple, la foudre, les relais, les Thyristors, les moteurs électriques, les horloges à haute fréquence, etc. peuvent tous devenir des sources de perturbation.

(2) voie de propagation désigne la voie ou le support par lequel une perturbation se propage d'une source de perturbation à un équipement sensible. Les voies de propagation interférométriques typiques sont la conduction par des fils et le rayonnement de l'espace.

(3) l'équipement sensible est un objet susceptible d'être perturbé. Tels que: A / D, convertisseur D / a, monopuce, IC numérique, amplificateur de signal faible, etc.

Le principe de base de la conception anti - interférence est: supprimer la source d'interférence, couper le chemin de propagation de l'interférence et améliorer les performances anti - interférence des dispositifs sensibles. (similaire à la prévention des maladies infectieuses)

1 suppression de la source d'interférence la suppression de la source d'interférence vise à réduire autant que possible le du / DT, di / DT de la source d'interférence. C'est le principe le plus prioritaire et le plus important dans la conception anti - interférence et a tendance à avoir un effet doublement efficace. La réduction du / DT de la source d'interférence est principalement obtenue en mettant en parallèle des condensateurs aux deux extrémités de la source d'interférence. La réduction de di / DT de la source d'interférence est obtenue en mettant en série une inductance ou une résistance avec la boucle de la source d'interférence et en ajoutant une diode de roue libre. Les mesures couramment utilisées pour supprimer les sources de perturbation sont les suivantes:

(1) une diode de roue libre a été ajoutée à la bobine du relais pour éliminer les interférences de la force contre - électromotrice générée lorsque la bobine est ouverte. Seule l'ajout d'une diode de roue libre peut retarder le temps d'ouverture du relais. Après avoir ajouté une Diode Zener, le relais peut fonctionner plus de fois par unité de temps.

(2) un circuit de suppression d'étincelle (généralement un circuit série RC avec une résistance généralement choisie entre quelques K et quelques dizaines de K et une capacité de 0,01 UF) est connecté en parallèle aux deux extrémités du contact du relais pour réduire l'effet de l'étincelle électrique.

(3) ajoutez un circuit de filtrage au moteur et Notez que les condensateurs et les conducteurs inductifs doivent être aussi courts que possible.

(4) Chaque ci de la carte doit être connecté en parallèle avec un condensateur haute fréquence de 0,01°f ½ 0,1°f afin de réduire l’impact du ci sur l’alimentation. Notez que le câblage du condensateur haute fréquence doit être proche de la borne d'alimentation et aussi court que possible. Sinon, la résistance série équivalente du condensateur augmentera et l'effet de filtrage sera affecté.

(5) la ligne de pliage de 90 degrés doit être évitée lors du câblage afin de réduire l'émission de bruit à haute fréquence.

(6) Les deux extrémités du Thyristor sont en parallèle avec le circuit de réjection RC pour réduire le bruit produit par le Thyristor (ce bruit peut endommager le thyristor). Selon le chemin de propagation de la perturbation, il peut être divisé en deux types de perturbation conductrice et de perturbation rayonnante. Par interférence par conduction, on entend une interférence qui se propage par un fil à un appareil sensible. Les bandes de fréquences du bruit perturbateur haute fréquence et du signal utile sont différentes. Vous pouvez couper la propagation du bruit d'interférence à haute fréquence en ajoutant un filtre sur le fil, et parfois en ajoutant un coupleur optique isolé. Le bruit de puissance est le plus nocif, alors faites particulièrement attention à la manipulation. Par interférence radiative, on entend une interférence qui se propage à un appareil sensible par rayonnement spatial. La solution générale consiste à augmenter la distance entre la source d'interférence et l'appareil sensible, à les isoler avec une ligne de terre et à ajouter un blindage sur l'appareil sensible.

2 les mesures courantes pour couper le chemin de propagation des perturbations sont les suivantes:

(1) tenir pleinement compte de l'influence de l'alimentation sur le microcontrôleur. Si l'alimentation est bien faite, le problème d'anti - interférence de l'ensemble du circuit résoudra plus de la moitié. De nombreux monoblocs sont très sensibles au bruit d'alimentation, il est donc nécessaire d'ajouter un circuit de filtrage ou un régulateur de tension à l'alimentation du monobloc pour réduire les interférences du bruit d'alimentation sur le monobloc. Par exemple, les billes magnétiques et les condensateurs peuvent être utilisés pour former un circuit de filtre de forme ocre. Bien entendu, lorsque les conditions ne sont pas élevées, on peut utiliser 100 résistances insulaires à la place des billes magnétiques.

(2) Si le port d'entrée / sortie d'une machine à puce unique est utilisé pour contrôler des dispositifs bruyants tels que des moteurs, une isolation (ajout d'un circuit de filtrage ocre) doit être ajoutée entre le port d'entrée / sortie et la source de bruit. Pour contrôler les dispositifs bruyants tels que les moteurs, une isolation doit être ajoutée entre le port d'E / s et la source de bruit (ajout d'un circuit de filtre de mise en forme).

(3) faites attention au câblage de l'oscillateur à cristal. L'oscillateur à cristal est placé le plus près possible des broches du microcontrôleur, la zone d'horloge est isolée par la ligne de masse, le boîtier de l'oscillateur à cristal est mis à la masse et fixé. Cette mesure pourrait résoudre de nombreux problèmes difficiles.

(4) divisez raisonnablement les cartes de circuit imprimé, telles que les signaux forts et faibles, les signaux numériques et analogiques. Dans la mesure du possible, éloignez les sources d'interférence (p. ex., moteurs, relais) des composants sensibles (p. ex., microcontrôleurs).

(5) séparez la zone numérique de la zone analogique avec le fil de terre, séparez la mise à la terre numérique de la mise à la terre analogique et enfin connectez - la à la mise à la terre de l'alimentation en un point. Le câblage des puces A / D et D / A est également basé sur ce principe, une exigence prise en compte par les fabricants lors de l'attribution de la disposition des broches des puces A / D et D / a.

(6) Les lignes de masse des machines à puce unique et des dispositifs de forte puissance doivent être mises à la terre séparément afin de réduire les interférences mutuelles. Placez l'appareil de forte puissance sur le bord de la carte autant que possible.

(7) l'utilisation de billes magnétiques, d'anneaux magnétiques, de filtres d'alimentation, de blindages et d'autres éléments anti - interférence dans des endroits clés tels que le port d'E / s MCU, le cordon d'alimentation, le cordon de connexion de la carte peut améliorer considérablement les performances anti - interférence du circuit.

3 Amélioration de la performance anti - interférence des dispositifs sensibles l amélioration de la performance anti - interférence des dispositifs sensibles est une méthode qui minimise la captation du bruit d interférence du côté des dispositifs sensibles et qui permet de se remettre le plus rapidement possible d une situation anormale. Les mesures couramment utilisées pour améliorer les performances anti - interférence des équipements sensibles sont les suivantes:

(1) Minimiser la zone de boucle lors du câblage pour réduire le bruit induit.

(2) lors du câblage, le cordon d'alimentation et le fil de terre doivent être aussi épais que possible. En plus de réduire la chute de tension, il est plus important de réduire le bruit de couplage.

(3) pour le port d'E / s libre de la machine à puce unique, ne flottez pas, devrait être mis à la terre ou connecté à l'alimentation. Sans changer la logique du système, les bornes libres des autres ci sont mises à la masse ou connectées à une source d'alimentation.

(4) l'utilisation de imp809, imp706, imp813, x25043, x25045 et d'autres circuits de surveillance et de chien de garde à puce unique peut grandement améliorer la performance anti - interférence de l'ensemble du circuit.

(5) sous réserve que la vitesse puisse répondre aux exigences, minimisez l'oscillateur à cristal de la machine à puce unique, choisissez un circuit numérique à faible vitesse.

(6) Les dispositifs IC doivent être soudés directement sur la carte autant que possible et les prises IC doivent être moins utilisées.

Logiciel PCB:

1. Habitué à effacer tout l'espace de code inutilisé à "0", car cela équivaut à NOP, qui peut être retourné lorsque le programme est en cours d'exécution;

2. Ajoutez quelques NOP avant l'instruction de saut dans le même but que 1. 3. Sans matériel Watchdog, le logiciel peut être utilisé pour simuler Watchdog pour surveiller le fonctionnement du programme;

4. Lors du traitement de l'ajustement ou du réglage des paramètres de l'équipement externe, afin d'éviter que l'équipement externe ne se trompe en raison de l'interférence, les paramètres peuvent être renvoyés périodiquement pour que l'équipement externe revienne à la bonne position dès que possible;

5. Anti - interférence de communication, peut augmenter le BIT de contrôle de données, peut employer la stratégie 2 - Choice 3 ou 3 - Choice 5; 6. Lorsqu'il y a des lignes de communication, telles que I ^ 2c, tri - wire, etc., dans la pratique, nous avons constaté que les lignes de données, les lignes Clk, les lignes INH sont généralement définies à un niveau élevé, son effet anti - interférence est meilleur que le réglage à un niveau bas.

Aspects matériels:

1. Le fil de terre et le cordon d'alimentation doivent être importants!

2. Découplage des lignes;

3. Séparation du sol numérique et du sol modèle;

4. Chaque élément numérique nécessite 104 condensateurs entre la masse et l'alimentation;

5. Dans les applications de relais, en particulier à courant élevé, pour éviter que les interférences des contacts de relais ne créent des étincelles sur le circuit, 104 et des diodes peuvent être combinées entre les bobines de relais, 472 condensateurs peuvent être connectés indirectement entre les contacts et le début normal. L'effet est bon!

6. Pour empêcher la diaphonie des ports d'E / s, les ports d'E / s peuvent être isolés par isolation de diode, isolation de circuit de grille, isolation de couplage optique, isolation électromagnétique, etc.;

7. Bien sûr, la résistance aux interférences du panneau multicouche est certainement meilleure que celle du panneau unique, mais le coût est plusieurs fois supérieur.