Technologie PCB - Conception de suppression des interférences PCB, ces 30 principes que vous devez connaître

I. Introduction

Les moyens de supprimer les interférences sur la carte PCB sont:

1. Réduire la zone de la boucle de signal de mode différentiel.

2. Réduire le retour de bruit à haute fréquence (filtrage, isolation et adaptation).

3. Réduire la tension de mode commun (conception de la terre). 30 principes pour la conception de circuits imprimés haute vitesse EMC

2. Aperçu des principes de conception de PCB

Principe 1: la fréquence d'horloge PCB est supérieure à 5MHz ou le temps de montée du signal est inférieur à 5ns, généralement besoin d'adopter une conception de panneau multicouche.

Raison: avec une conception de panneau multicouche, la zone de la boucle de signal peut être bien contrôlée.

Principe 2: pour les cartes multicouches, les couches de câblage critiques (horloge, bus, lignes de signal d'interface, lignes RF, lignes de signal de Réinitialisation, lignes de signal de sélection de puce et diverses lignes de signal de commande, etc.) doivent être adjacentes au plan de masse complet. De préférence entre les deux plans de masse.

Raison: les lignes de signal critiques sont généralement fortement rayonnées ou extrêmement sensibles. Le câblage à proximité du plan de masse peut réduire la zone de boucle du signal, réduire l'intensité du rayonnement ou améliorer la résistance aux interférences.

Principe 3: pour un panneau monocouche, les deux côtés de la ligne de signalisation critique doivent couvrir le sol.

Raison: les deux côtés du signal critique sont recouverts de terre, ce qui permet d'une part de réduire la surface de la boucle de signal et d'autre part d'éviter la diaphonie entre les lignes de signal et les autres lignes de signal.

Principe 4: pour les panneaux à double couche, une grande surface de sol doit être posée sur le plan de projection de la ligne de signalisation critique, ou le même que pour les panneaux simples.

Raison: le même signal clé que pour les plaques multicouches près du plan de masse.

Principe 5: dans une carte multicouche, le plan d'alimentation doit être rétracté 5H - 20h par rapport à son plan de masse adjacent (H étant la distance entre l'alimentation et le plan de masse).

Cause: la dépression du plan d'alimentation par rapport à son plan de retour au sol peut efficacement supprimer les problèmes de rayonnement de bord.

Principe 6: le plan de projection de la couche de câblage doit être dans la zone de la couche de plan de retour.

Cause: si la couche de câblage n'est pas dans la zone de projection de la couche plane de reflux, cela entraîne des problèmes de rayonnement de bord et augmente la surface de boucle du signal, ce qui entraîne une augmentation du rayonnement de mode différentiel.

Principe 7: dans les panneaux multicouches, les couches supérieure et inférieure du placage doivent être aussi exemptes que possible de lignes de signalisation supérieures à 50 MHz.

Raison: il est préférable de marcher le signal haute fréquence entre deux couches planes pour inhiber son rayonnement vers l'espace.

Principe 8: pour les placages fonctionnant à une fréquence supérieure à 50 MHz au niveau du placage, les couches top et boottom doivent être recouvertes d'une feuille de cuivre de mise à la terre si la deuxième et l'avant - dernière couche sont des couches de câblage.

Raison: il est préférable de marcher le signal haute fréquence entre deux couches planes pour inhiber son rayonnement vers l'espace.

Principe 9: dans une carte multicouche, le plan d'alimentation de travail principal de la carte unique (le plan d'alimentation le plus largement utilisé) doit être très proche de son plan de masse.

Raison: les plans d'alimentation et de masse adjacents peuvent réduire efficacement la zone de boucle du circuit d'alimentation.

Principe 10: dans un panneau monocouche, il doit y avoir une ligne de terre à proximité et parallèle à la ligne d'alimentation.

Raison: réduit la surface de la boucle de courant d'alimentation.

Principe 11: dans un panneau à double couche, il doit y avoir une ligne de terre à proximité et parallèle à la ligne d'alimentation.

Raison: réduit la surface de la boucle de courant d'alimentation.

Principe 12: dans une conception en couches, essayez d'éviter les couches de câblage adjacentes. Si les couches de câblage sont inévitablement adjacentes l'une à l'autre, l'espacement des couches entre les deux couches de câblage doit être augmenté de manière appropriée et l'espacement des couches entre les couches de câblage et leurs circuits de signalisation doit être réduit.

Cause: les traces de signal parallèles sur les couches de câblage adjacentes peuvent provoquer une diaphonie du signal.

Principe 13: les couches planes adjacentes doivent éviter le chevauchement de leurs plans de projection.

Cause: lorsque les projections se chevauchent, la capacité de couplage entre les couches entraîne un couplage mutuel du bruit entre les couches.

Principe 14: lors de la conception de la mise en page de PCB, les principes de conception doivent être pleinement respectés le long de la ligne de flux du signal, en essayant d'éviter les boucles d'aller - retour.

Raison: Évitez le couplage direct du signal, ce qui affecte la qualité du signal.

Principe 15: lorsque plusieurs circuits modulaires sont placés sur le même bloc de PCB, les circuits numériques et analogiques, ainsi que les circuits haute et basse vitesse, doivent être disposés séparément.

Raison: Évitez les interférences mutuelles entre les circuits numériques, analogiques, à grande vitesse et à faible vitesse.

Principe 16: lorsqu'il y a des circuits haute, moyenne et basse vitesse sur la carte, suivez les circuits haute et moyenne vitesse et éloignez - vous de l'interface.

Raison: Évitez le bruit du circuit haute fréquence rayonnant vers l'extérieur à travers l'interface.

Principe 17: les condensateurs de stockage d'énergie et de filtrage haute fréquence doivent être placés à proximité des circuits ou des dispositifs de l'unité où les variations de courant sont importantes (par exemple, modules d'alimentation: bornes d'entrée et de sortie, ventilateurs et relais).

Raison: la présence d'un condensateur de stockage d'énergie peut réduire la surface de boucle d'une boucle de courant important.

Principe 18: le circuit de filtrage du port d'entrée d'alimentation de la carte doit être placé près de l'interface.

Raison: pour éviter de recoupler une ligne déjà filtrée.

Principe 19: sur un PCB, les composants de filtrage, de protection et d'isolation du circuit d'interface doivent être placés à proximité de l'interface.

Raison: il peut efficacement atteindre l'effet de protection, de filtration et d'isolation.

Principe 20: s'il y a à la fois un filtre et un circuit de protection à l'interface, le principe de protection avant filtrage doit être suivi.

Cause: le circuit de protection est utilisé pour supprimer les surtensions et les surintensités externes. Si le circuit de protection est placé après le circuit de filtrage, le circuit de filtrage sera endommagé par des surtensions et des surintensités.

Principe 21: lors de l'agencement, assurez - vous que les lignes d'entrée et de sortie des circuits de filtrage (filtres), d'isolation et de protection ne sont pas couplées entre elles.

Cause: les effets de filtrage, d'isolation ou de protection sont atténués lorsque les traces d'entrée et de sortie des circuits ci - dessus sont couplées entre elles.

Principe 22: si une interface « sol propre » est conçue sur une planche, l’ensemble filtration et isolation doit être placé sur une bande de séparation entre le « sol propre » et le sol de travail.

Raison: Évitez le couplage par couches planes entre les dispositifs de filtration ou d'isolation, affaiblissant ainsi l'effet.

Principe 23: sur un « sol propre », aucun dispositif autre qu’un dispositif de filtration et de protection ne doit être placé.

Pourquoi: la conception « Clean Ground » est conçue pour s’assurer que le rayonnement de l’interface est minimal et que le « Clean Ground » est facilement couplé par des interférences extérieures, de sorte qu’il ne devrait pas y avoir d’autres circuits et dispositifs indépendants sur le « clean place ».

Principe 24: tenir les appareils à rayonnement intense tels que les cristaux, les oscillateurs à cristaux, les relais et les alimentations à découpage à au moins 1 000 mils du connecteur d'interface de la carte.

Cause: les interférences rayonnent directement ou le courant est couplé au câble de sortie pour rayonner vers l'extérieur.

Principe 25: les circuits ou dispositifs sensibles (tels que les circuits de Réinitialisation, les circuits Watchdog, etc.) doivent être situés à au moins 1 000 mils de chaque bord de la carte, en particulier des bords des interfaces de la carte.

Cause: les endroits semblables aux interfaces à carte unique sont les plus vulnérables au couplage avec des interférences externes telles que l'électricité statique, tandis que les circuits sensibles tels que les circuits de Réinitialisation et les circuits de chien de garde peuvent facilement provoquer un mauvais fonctionnement du système.

Principe 26: le condensateur de filtrage filtré par IC doit être placé le plus près possible de la broche d'alimentation de la puce.

Raison: plus le condensateur est proche de la broche, plus la zone de la boucle haute fréquence est petite et moins le rayonnement est important.

Principe 27: pour une résistance adaptée en série à l'extrémité de départ, elle doit être placée près de sa sortie de signal.

Raison: la résistance d'adaptation série à l'extrémité de départ est conçue pour ajouter l'impédance de sortie de la puce et l'impédance de la résistance série à l'impédance caractéristique de la trace. La résistance d'adaptation est placée à la fin et ne peut pas satisfaire l'équation ci - dessus.

Principe 28: les traces de PCB ne peuvent pas avoir de traces à angle droit ou aigu.

Causes: le câblage à angle droit provoque une discontinuité d'impédance, ce qui entraîne une transmission de signal, une sonnerie ou un dépassement, ainsi qu'un rayonnement EMI intense.

Principe 29: Évitez autant que possible la mise en place de couches pour les couches de câblage adjacentes. Lorsque cela est inévitable, essayez de faire en sorte que la longueur des traces dans les deux couches de câblage soit inférieure à 1000 mil perpendiculaires ou parallèles entre elles.

Raison: pour réduire la diaphonie entre les traces parallèles.

Principe 30: si la carte a une couche de câblage de signal interne, les lignes de signal critiques telles que l'horloge doivent être posées à la couche interne (couche de câblage préférée).

Raison: le déploiement de signaux critiques dans la couche de câblage interne peut jouer un rôle de blindage.