Conception électronique - Notes pour les ingénieurs lors de la conception de PCB

Problèmes EMC: précautions et conseils de mise à la terre pour les ingénieurs PCB

Segmentation et transmission de la terre: la terre est l'un des moyens importants de supprimer les interférences électromagnétiques et d'améliorer les performances CEM des appareils électroniques.

Une mise à la terre appropriée peut non seulement améliorer la capacité du produit à supprimer les interférences électromagnétiques, mais également réduire le rayonnement EMI externe du produit.

Signification de la mise à la terre: la « mise à la terre» d'un appareil électronique a généralement deux significations: l'une est « mise à la Terre (sécurité) » et l'autre est « référence au système» (mise à la terre du signal). Par mise à la terre, on entend l'établissement d'un chemin conducteur de faible résistance entre le système et une surface de référence de potentiel.

"Connecter la Terre" est basé sur le potentiel électrique de la terre, qui est à zéro. Boîtier métallique, point de référence du circuit et mise à la terre de l'électronique.

La connexion du plan de masse au sol nécessite généralement de prendre en compte les facteurs suivants:

A. améliorer la stabilité du fonctionnement du système de circuits de l'équipement;

B. Décharge électrostatique;

C. assurer la sécurité des employés.

Destination de la mise à la terre:

A. considérations de sécurité, c'est - à - dire protection de la mise à la terre;

B. Fournir un point de référence stable de potentiel 0 pour la tension du signal (signal ou système);

C. Mise à la terre blindée.

Méthodes de mise à la terre de base: il existe trois méthodes de mise à la terre de base pour les appareils électroniques: un point de mise à la terre unique, plusieurs points de mise à la terre et une mise à la terre flottante.

Ingénieur PCB Remarques:

Un point de mise à la terre unique:

Un point de mise à la terre unique est un système complet dans lequel un seul point physique est défini comme un point de référence de mise à la terre et les autres points nécessitant une mise à la terre sont connectés à ce point. La mise à la terre à point unique convient aux circuits basse fréquence (jusqu'à 1 MHz). Si la fréquence de fonctionnement du système est élevée et que la longueur d'onde de fonctionnement est équivalente à la longueur du fil de terre du système, la méthode de mise à la terre à point unique pose problème.

Lorsque la longueur d'une ligne locale est proche de 1 / 4 de la longueur d'onde, c'est comme une ligne de transmission terminale court - circuitée, le courant et la tension de la ligne de terre sont répartis en ondes stationnaires et la ligne de terre devient une antenne rayonnante au lieu de jouer le rôle de « Terre». Pour réduire l'impédance de mise à la terre et éviter le rayonnement, la longueur de la ligne de terre doit être inférieure à 1 / 20 de la longueur d'onde. Lors du traitement d'un circuit d'alimentation, on peut généralement envisager une mise à la terre à point unique.

Pour un grand nombre de circuits numériques utilisés dans les cartes PCB, le mode de mise à la terre à point unique n'est généralement pas recommandé en raison de son abondance d'harmoniques supérieures.

Mise à la terre multipoint:

La mise à la terre multipoint signifie que chaque emplacement de connexion dans un appareil est directement connecté au plan de masse le plus proche de celui - ci, de sorte que la longueur du fil de terre est la plus courte. La structure du circuit de mise à la terre multipoint est simple, ce qui peut réduire considérablement le phénomène d'onde stationnaire à haute fréquence sur la ligne de mise à la terre, applicable aux fréquences de fonctionnement élevées (> 10 MHz). Cependant, la mise à la terre multipoints peut entraîner la formation de nombreuses boucles de mise à la terre à l'intérieur du dispositif, ce qui réduit la résistance du dispositif aux champs électromagnétiques externes. Dans le cas de la mise à la terre multipoint, nous devrions prêter attention aux problèmes de boucle de terre, en particulier lorsque différents modules et périphériques sont établis entre les réseaux.

Interférences électromagnétiques causées par un circuit de mise à la terre: la ligne de mise à la terre idéale devrait être une entité physique à potentiel nul et à impédance nulle. Cependant, la ligne de masse réelle a elle - même une composante résistive et une composante réactionnelle, et lorsqu'un courant traverse la ligne de masse, une chute de tension est générée.

Lorsque le champ électromagnétique est couplé à un circuit électrique, la ligne de masse va former une boucle avec d'autres fils (ligne de signal, ligne d'alimentation, etc.), créant une Force électromotrice induite dans la boucle de masse, et la boucle de masse est couplée à la charge, créant ainsi une menace potentielle EMI.

Flottant:

Flottant fait référence à une méthode de mise à la terre dans laquelle le système de mise à la terre de l'appareil est isolé électriquement du sol.

En raison de certaines faiblesses du sol flottant lui - même, il ne convient pas aux grands systèmes en général et son mode de mise à la terre est rarement utilisé.

Principe général de choix du mode de mise à la terre: pour un dispositif ou un système donné, la fréquence la plus élevée d'intérêt (longueur d'onde correspondante) est considérée comme un circuit haute fréquence lorsque la longueur de la ligne de transmission est l > et inversement comme un circuit basse fréquence.

Selon l'expérience de conception de PCB, les circuits inférieurs à 1 MHz sont mieux mis à la terre à un point, et les circuits supérieurs à 10 MHz sont mieux mis à la terre à plusieurs points.

Pour des fréquences comprises entre les deux, il est possible d'éviter le couplage co - Impédance en utilisant un point de masse unique tant que la longueur de la ligne de transmission maximale l est inférieure à / 20.