Blogue PCB - 7 conseils pour éviter les problèmes électromagnétiques dans la conception des PCB

La compatibilité électromagnétique et les interférences électromagnétiques associées exigent traditionnellement que les ingénieurs concepteurs de systèmes soient vigilants., En particulier dans le contexte actuel de contraction de l'économie mondiale PCB board La conception et l'emballage des composants ainsi que les exigences de l'OEM pour les systèmes à grEte vitesse sont des maux de tête pour les ingénieurs de la disposition et de la conception des PCB.. EMC est étroitement lié à cette génération, Diffusion, Et la réception de l'énergie électromagnétique, Et EMC PCB board Conception. L'énergie électromagnétique provient d'un mélange de sources, Une attention particulière doit donc être accordée à la sécurité des différents circuits., Trace, Par trou, and PCB board Collaboration matérielle, Tous les signaux sont compatibles les uns avec les autres et ne s'interfèrent pas les uns avec les autres.. Interférence électromagnétique, D'un autre côté,, Est un effet perturbateur produit par EMC ou une énergie électromagnétique non désirée. Dans cet environnement électromagnétique, PCB board Le concepteur doit s'assurer que la production d'énergie électromagnétique est réduite au minimum afin de réduire au minimum les interférences..

Voici 7 conseils pour éviter les problèmes électromagnétiques PCB board Conception:

Astuce 1: mise à la terre des PCB

Une façon importante de réduire l'EMI est de concevoir le plan de mise à la terre du PCB. La première étape consiste à maximiser la surface de mise à la terre à l'intérieur de la surface totale du PCB, ce qui réduit les émissions, les échanges et le bruit. Une attention particulière doit être accordée à la connexion de chaque composant à un point de mise à la terre ou à un plan de mise à la terre, sinon la neutralisation d'un plan de mise à la terre fiable ne peut être pleinement utilisée. La conception particulièrement complexe des PCB a plusieurs tensions stables. Idéalement, chaque tension de référence a son propre plan de mise à la terre correspondant. Toutefois, s'il y a trop de plans de mise à la terre, cela augmentera les coûts de fabrication des panneaux de PCB et rendra les prix trop élevés. Le compromis consiste à utiliser des plans de mise à la terre à trois ou cinq endroits différents, chacun pouvant contenir plusieurs sections de mise à la terre. Cela permet non seulement de contrôler les coûts de fabrication des circuits imprimés, mais aussi de réduire EMI et EMC. Un système de mise à la terre à faible impédance est important si vous voulez garder EMC petit. Dans les PCB multicouches, il est préférable d'utiliser un plan de mise à la terre solide plutôt qu'un contrepoids en cuivre ou un plan de mise à la terre dispersé, car il a une faible impédance, fournit une trajectoire de courant et est une bonne source de signaux inversés. Pour résoudre les problèmes de CEM dans les PCB multicouches, il est préférable d'utiliser un plan de mise à la terre solide plutôt qu'un plan de mise à la terre en cuivre volé ou dispersé. Le temps nécessaire au retour du signal au sol est également important. Le temps d'entrée et de sortie du signal doit être comparable, sinon un phénomène semblable à celui d'une antenne se produit lorsque l'énergie rayonnée fait partie de l'EMI. En outre, la trace du courant transmis à partir de la source du signal doit être aussi courte que possible et, si la longueur de la source et de la trajectoire de retour n'est pas égale, un rebond au sol peut se produire, ce qui peut également produire un EMI. Si le moment d'entrée et de sortie du signal n'est pas synchronisé, un phénomène semblable à celui d'une antenne peut se produire, rayonnant de l'énergie et provoquant un EMI.

Astuce 2: différencier EMI

Une bonne règle de conception EMC est de séparer les circuits analogiques et numériques en raison des différences EMI. Les circuits analogiques à haute intensité de courant ou à courant élevé doivent être éloignés des voies à grande vitesse ou des signaux de commutation. Si possible, ils doivent être protégés par des signaux au sol. Sur les PCB multicouches, les traces analogiques doivent être acheminées sur un plan de mise à la terre et les interrupteurs ou les traces à grande vitesse doivent être situés sur un autre plan de mise à la terre. Par conséquent, les signaux des différentes caractéristiques sont séparés. Un filtre passe - Bas peut parfois être utilisé pour éliminer le bruit à haute fréquence couplé à la trajectoire environnante. Le filtre supprime le bruit et renvoie un courant stable. Il est important de séparer le plan de mise à la terre des signaux analogiques et numériques. Étant donné que les circuits analogiques et numériques présentent des caractéristiques particulières, il est important de les séparer. Le signal numérique doit être mis à la terre numériquement et le signal analogique doit être mis à la terre analogiquement. Dans la conception de circuits numériques, les ingénieurs expérimentés en mise en page et en conception de PCB accordent une attention particulière aux signaux à grande vitesse et aux horloges. À grande vitesse, le signal et l'horloge doivent être aussi courts que possible et adjacents au plan de mise à la terre, qui maintient les échanges, le bruit et le rayonnement sous contrôle, comme indiqué précédemment. Le signal numérique doit également être éloigné du plan d'alimentation. Si la distance est plus courte, le bruit ou la détection peuvent se produire, ce qui affaiblit le signal.

Astuce 3: Crosstalk et Track sont les points clés

Les traces sont particulièrement importantes pour assurer un débit de courant approprié. Si le courant provient d'un oscillateur ou d'un autre dispositif similaire, il est particulièrement important de maintenir le courant séparé du plan de mise à la terre ou de ne pas le faire fonctionner en parallèle avec une autre trace. Deux signaux parallèles à grande vitesse génèrent EMC et EMI, en particulier crosstalk. La trajectoire de résistance doit être courte et la trajectoire de retour doit être aussi courte que possible. La trace du chemin de retour doit avoir la même longueur que la trace de transmission. Dans le cas de l'ime, l'une est appelée « trace de l'agresseur » et l'autre « trace de la victime ». En raison de la présence d'un champ électromagnétique, le couplage inductif et capacitif affecte la trajectoire de la victime, produisant des courants avant et arrière sur la trajectoire de la victime. Dans ce cas, l'ondulation se produit dans un environnement stable où la longueur de transmission et de réception du signal est presque égale. Dans un environnement bien équilibré avec une trajectoire stable, les courants induits doivent s'annuler mutuellement pour éliminer les échanges. Cependant, nous vivons dans un monde imparfait et cela ne se produira pas. Notre objectif doit donc être de maintenir le crosstalk sur toutes les pistes à un niveau très bas. Si la largeur entre les traces parallèles est deux fois la largeur de la trace, l'effet de crosstalk peut être minimisé. Par exemple, si la largeur de la trace est de 5 millimètres, la petite distance entre deux traces parallèles devrait être de 10 millimètres ou plus. Au fur et à mesure que de nouveaux matériaux et composants continuent d'émerger, les concepteurs de PCB doivent également continuer à s'attaquer aux problèmes de compatibilité électromagnétique et d'interférence.

Astuce 4: condensateur de découplage

Les condensateurs de découplage réduisent les effets néfastes des échanges et doivent être placés entre les broches d'alimentation et de mise à la terre de l'équipement afin d'assurer une faible impédance AC et de réduire le bruit et les échanges. Pour obtenir une faible impédance sur une large gamme de fréquences, plusieurs condensateurs de découplage doivent être utilisés. Utilisez un condensateur de découplage autour d'un réseau de grilles à billes pour réduire les échanges. Une règle empirique importante pour placer les condensateurs découplés est de placer les condensateurs de faible valeur le plus près possible de l'équipement afin de réduire l'influence inductive sur les traces. Le condensateur spécifique est situé le plus près possible de la goupille d'alimentation ou de la trace d'alimentation de l'appareil et relie la plaque de soudage du condensateur directement au trou de travers ou au plan de mise à la terre. Si la trace est longue, plusieurs trous de travers sont utilisés pour une faible impédance au sol.

Astuce 5: Évitez les angles de 90 degrés

Pour réduire l'EMI, évitez les traces, les trous de travers et d'autres composants qui forment un angle de 90°, car l'angle droit produit du rayonnement. Dans ce coin, la capacité augmentera et l'impédance caractéristique changera, ce qui provoquera une réflexion et donc un EMI. Pour éviter un angle de 90°, la trace doit être tracée à au moins deux angles de 45°.

Astuce 6: utiliser le trou de travers avec précaution

Dans presque toutes les configurations de PCB, les trous de travers doivent être utilisés pour fournir une connexion conductrice entre les différentes couches. Les ingénieurs de la disposition des BPC doivent faire preuve d'une extrême prudence, car l'inductance et la capacité sont générées par les trous de travers. Dans certains cas, ils produisent également des réflexions parce que l'impédance caractéristique change lorsque des trous de travers se forment dans la trace. De plus, gardez à l'esprit que les trous de travers augmentent la longueur de la trace et nécessitent une correspondance. Dans le cas d'une trace différentielle, le passage à travers le trou doit être évité autant que possible. Si cela est inévitable, des trous de travers doivent être utilisés dans les deux traces pour compenser les retards dans le signal et la trajectoire de retour.

Astuce 7: câbles et blindage physique

Les câbles qui transportent des circuits numériques et des courants analogiques produisent des condensateurs et des inductances parasites, ce qui entraîne de nombreux problèmes liés à l'EMC.. Si un câble à Paire torsadée est utilisé, Le niveau de couplage reste bas, Éliminer le champ magnétique généré. Pour les signaux à haute fréquence, Le câble blindé doit être utilisé, Éliminer l'interférence EMI avec l'avant et l'arrière - plan. Le blindage physique consiste à encapsuler tout ou partie du système dans un boîtier métallique pour empêcher l'EMI d'entrer dans le circuit. PCB board. Le blindage agit comme un récipient conducteur de mise à la terre fermé, Réduire la taille de la boucle d'antenne et absorber EMI.