Conception électronique - Conception de circuits PCB et sélection de dispositifs EMC

1. Conception de circuit PCB et sélection de dispositifs EMC

Au début d'un nouveau projet de conception et de développement, une sélection correcte de composants actifs et passifs et une technologie de conception de circuits PCB bien établie permettront d'obtenir la certification CEM au moindre coût, réduisant ainsi les coûts supplémentaires liés au blindage et au filtrage des produits. Volume et poids. Ces techniques peuvent également améliorer l'intégrité du signal numérique et le rapport signal sur bruit du signal analogique, et réduire la réutilisation du matériel et des logiciels au moins une fois. Cela aidera également les nouveaux produits à répondre à leurs exigences techniques fonctionnelles et à entrer sur le marché des PCB le plus rapidement possible. Ces technologies EMC devraient être considérées comme faisant partie de l'avantage concurrentiel de l'entreprise et l'aider à tirer le meilleur parti de ses avantages commerciaux.

1.1 Équipement numérique et conception de circuits Cem

1.1.1 choix de l'équipement

La plupart des fabricants d'IC numériques peuvent produire au moins une certaine série de dispositifs à faible rayonnement, et ils peuvent également produire plusieurs puces d'E / s résistantes aux ESD. Certains fabricants proposent des circuits intégrés à très grande échelle avec de bonnes performances CEM (certains microprocesseurs CEM sont meilleurs que les produits ordinaires. Rayonnement inférieur à 40 dB); La plupart des circuits numériques sont synchronisés à l'aide d'un signal à ondes carrées, ce qui produira une composante harmonique élevée, comme le montre la figure 1. Plus le taux d'horloge est élevé, plus les bords sont raides et plus la fréquence et la capacité d'émission d'ondes harmoniques sont élevées. Par conséquent, essayez de choisir une horloge à basse vitesse, sous réserve de respecter les indicateurs techniques du produit. Ne jamais utiliser AC lorsque HC peut être utilisé. N'utilisez pas HC lorsque cmos4000 peut être utilisé. Choisissez un circuit intégré avec un haut degré d'intégration et des caractéristiques CEM telles que:

* la broche d'alimentation et la broche de mise à la terre sont fermées

* plusieurs broches d'alimentation et de mise à la terre

* faible fluctuation de la tension de sortie

* Taux de commutation contrôlable

* circuit d'E / s correspondant à la ligne de transmission

* transmission de signal différentiel

* faible réflexion du sol

* anti - Décharge électrostatique et autres phénomènes perturbateurs

* petite capacité d'entrée

* La capacité d'entraînement de l'étage de sortie ne dépasse pas les exigences de l'application réelle

* faible courant transitoire de l'alimentation (parfois appelé courant de pénétration)

Les valeurs maximales et minimales de ces paramètres doivent être spécifiées un par un par le fabricant. Les dispositifs fabriqués par différents fabricants de PCB avec le même modèle et le même indice peuvent avoir des caractéristiques EMC significativement différentes. Ceci est important pour assurer une conformité stable à la compatibilité électromagnétique des produits fabriqués en continu.

1.1.2 le support IC ne convient pas

Les prises IC sont très mauvaises pour EMC. Il est recommandé de souder la puce de montage en surface directement sur le PCB. Les puces IC avec des conducteurs plus courts et un volume plus petit sont meilleures. BGA et similaires puce encapsulé IC sont les meilleurs choix pour le moment. Les caractéristiques d'émission et de sensibilité d'une mémoire morte programmable (PROM) montée sur une prise (pire encore, la prise elle - même a une batterie) ont tendance à détériorer une conception autrement bonne. Il convient donc d'utiliser des mémoires programmables montées en surface et soudées directement sur la carte.

Une carte mère avec une prise ZIF et un radiateur monté sur ressort sur le processeur (qui peut être facilement mis à niveau) nécessite un filtrage et un blindage supplémentaires. Même dans ce cas, il est avantageux de choisir la prise ZIF à montage en surface avec le cordon interne le plus court.

1.1.3 technologie des circuits

* utilisez la détection de niveau pour les entrées et les touches (sans détection de bord)

* utilisez le signal numérique avec le taux de front le plus lent et le plus lisse possible (sans dépasser la limite de distorsion)

* sur le modèle de PCB, il permet de contrôler la vitesse de bord du signal ou la bande passante (par exemple, en utilisant des billes de ferrite douce ou des résistances en série à l'extrémité de l'entraînement)

* réduit la capacité de charge, ce qui rend le conducteur de collecteur ouvert près de la sortie facile à tirer vers le haut et la valeur de résistance aussi grande que possible

* Le dissipateur de chaleur du processeur est isolé de la puce par un matériau conducteur de la chaleur et le processeur est mis à la terre à plusieurs points RF.

* haute qualité RF Bypass (découplage) de l'alimentation est important sur chaque broche d'alimentation.

* Le circuit de surveillance de l'alimentation de haute qualité doit être capable de résister aux interruptions d'alimentation, aux chutes, aux surtensions et aux interférences transitoires

* chien de garde de haute qualité requis

* N'utilisez jamais d'appareils programmables sur un chien de garde ou un circuit de surveillance de l'alimentation

* Les circuits de surveillance de l'alimentation et les organismes de réglementation ont également besoin de circuits et de technologies logicielles appropriés qui leur permettent de s'adapter à la plupart des situations imprévues, en fonction de l'état critique du produit

* Lorsque le temps de montée / descente du bord du signal logique est inférieur au temps de transmission du signal dans la trace PCB, la technologie de ligne de transmission doit être utilisée:

A. expérience: le temps de transmission d'un aller - retour du signal par millimètre de longueur de piste est égal à 36 picosecondes

B. pour obtenir les meilleures caractéristiques EMC, utilisez la technologie de ligne de transmission pour

Certains circuits intégrés numériques produisent un rayonnement de haut niveau et leurs petites boîtes métalliques assorties sont généralement soudées au fil de masse du PCB pour un effet de blindage. Le blindage sur PCB est moins coûteux, mais ne convient pas aux appareils nécessitant une dissipation de chaleur et une bonne ventilation.

Le circuit d'horloge est généralement la source d'émission la plus importante et ses traces de PCB sont le point le plus critique. La disposition des composants doit être telle que les traces d'horloge soient les plus courtes, tout en veillant à ce que les lignes d'horloge soient situées d'un côté du PCB, mais ne traversent pas les trous. Lorsque l'horloge doit parcourir un long chemin pour atteindre de nombreuses charges, il est possible d'installer un tampon d'horloge à côté de la charge, de sorte que le courant dans le long rail (fil) sera beaucoup plus faible. Ici, la distorsion relative n'a pas d'importance. Les fronts d'horloge dans les longues pistes doivent être aussi lisses que possible, même sinusoïdaux, puis mis en forme par un tampon d'horloge à côté de la charge.

1.1.4 horloge à spectre étalé

Ce que l'on appelle "l'horloge à étalement de spectre" est une nouvelle technique qui permet de réduire la mesure du rayonnement, mais qui ne réduit pas vraiment la puissance instantanée d'émission. Par conséquent, il peut encore causer la même perturbation à certains dispositifs de réaction rapide. Cette technique module la fréquence d'horloge de 1 à 2%, ce qui permet d'étendre la composante harmonique et donc de réduire les pics dans les tests d'émission cispr16 ou FCC. Les réductions d'émissions mesurées dépendent de la bande passante et des constantes de temps d'intégration des récepteurs testés, ce qui est un peu spéculatif, mais cette technologie a été acceptée par la Federal Communications Commission des États - Unis et est largement utilisée aux États - Unis et en Europe.

1.2 Équipement analogique et conception de circuits PCB

1.2.1 choisir un appareil analogique

Choisir un appareil analogique du point de vue EMC n’est pas aussi simple que de choisir un appareil numérique. Bien qu'il soit également souhaitable que l'émission, le taux de conversion, les fluctuations de tension et les capacités de pilotage de sortie soient aussi faibles que possible, l'immunité est très importante pour la plupart des dispositifs de simulation actifs. Compte tenu de ces facteurs, il est difficile de déterminer une fonction de commande EMC claire.

Les amplificateurs opérationnels des mêmes modèles et indices de différents fabricants peuvent avoir des performances EMC significativement différentes, il est donc important d'assurer la cohérence des paramètres de performance des produits suivants. Les fabricants d'appareils analogiques sensibles offrent des technologies de traitement du rapport signal sur bruit ou des mises en page de PCB sur des conceptions de circuits EMC ou PCB, ce qui montre qu'ils se soucient des besoins des utilisateurs, ce qui aide les utilisateurs à peser les avantages et les inconvénients lors de l'achat.

1.2.2 "prévention des problèmes de démodulation

Les problèmes d'immunité de la plupart des dispositifs analogiques sont causés par la démodulation radiofréquence. Chaque broche de l'amplificateur opérationnel est très sensible aux interférences radiofréquences, indépendamment du circuit de rétroaction utilisé. Tous les semi - conducteurs ont un effet démodulateur sur les radiofréquences, mais le problème est plus grave dans les circuits analogiques. Même les amplificateurs opérationnels à basse vitesse peuvent démoduler les signaux à la fréquence du téléphone et au - delà.