Technologie PCB - 7 conseils pour éviter les problèmes électromagnétiques de PCB

Astuce 1:

Un moyen important de réduire l'EMI est de concevoir un plan de masse PCB. La première étape consiste à rendre la surface de mise à la terre aussi grande que possible dans la surface totale de la carte PCB, ce qui permet de réduire les émissions, la diaphonie et le bruit. Un soin particulier doit être apporté lors de la fixation de chaque composant à un point de mise à la terre ou à un plan de mise à la terre. Si ce n'est pas le cas, l'effet neutralisant d'un plan de masse fiable ne sera pas pleinement exploité.

Les conceptions de PCB particulièrement complexes ont plusieurs tensions stables. Idéalement, chaque tension de référence a son propre plan de masse correspondant. Cependant, s'il y a trop de couches de mise à la terre, cela augmente le coût de fabrication du PCB et rend le prix excessif. Le compromis est d'utiliser des plans de masse en trois à cinq endroits différents et chaque plan de masse peut contenir plusieurs portions de masse. Cela permet non seulement de contrôler les coûts de fabrication des cartes, mais aussi de réduire l'EMI et l'EMC.

Le temps de retour du signal au sol est également très important. Les temps d'arrivée et de sortie d'un signal de la source du signal doivent être égaux, sinon un phénomène semblable à celui d'une antenne se produira, faisant de l'énergie rayonnée une partie de l'EMI. De même, les traces de transfert de courant vers / depuis la source de signal doivent être aussi courtes que possible. Si les longueurs des chemins source et retour ne sont pas égales, un rebond à la terre se produit, ce qui crée également un EMI.

Astuce 2:

En raison de la différence d'EMI, une bonne règle de conception EMC est de séparer les circuits analogiques et numériques. Les circuits analogiques ont des ampères plus élevés ou des courants plus élevés et doivent donc être éloignés du câblage à grande vitesse ou des signaux de commutation. Si possible, un signal de terre doit être utilisé pour les protéger. Sur un PCB multicouche, les traces analogiques doivent être câblées sur un plan de masse et les traces de commutation ou les traces à grande vitesse doivent être situées sur l'autre plan de masse. Les signaux de caractéristiques différentes sont ainsi séparés.

Dans la conception de circuits numériques, les ingénieurs expérimentés de conception et de mise en page de PCB accordent une attention particulière aux signaux et aux horloges à grande vitesse. À grande vitesse, le signal et l'horloge doivent être aussi courts que possible et adjacents au plan de masse, car, comme indiqué précédemment, le plan de masse peut maintenir la diaphonie, le bruit et le rayonnement dans une plage contrôlable.

Le signal numérique doit également être éloigné du plan de puissance. Si la distance est proche, un bruit ou une induction peut se produire, ce qui affaiblit le signal.

Astuce 3:

Le câblage est particulièrement important pour assurer la circulation normale du courant. Ceci est particulièrement important si le courant provient d'un oscillateur ou d'un autre dispositif similaire, en gardant le courant séparé du plan de masse ou en ne le laissant pas parallèle à une autre trace. Deux signaux haute vitesse parallèles produisent EMC et EMI, en particulier la diaphonie. Le chemin de la résistance doit être le plus court et le chemin du courant de retour le plus court possible. La longueur du suivi du chemin de retour doit être la même que celle du suivi d'envoi.

Pour les interférences électromagnétiques, l'un est appelé « câblage violé» et l'autre « câblage victime». En raison de la présence d'un champ électromagnétique, le couplage de l'inductance et de la capacité affecte les traces « victimisées», créant ainsi des courants avant et arrière sur les traces « victimisées». Dans ce cas, des ondulations sont générées dans un environnement stable où les longueurs d'émission et de réception du signal sont presque égales.

Comme de nouveaux matériaux et de nouveaux composants continuent d'apparaître, les concepteurs de PCB doivent continuer à faire face aux problèmes de compatibilité électromagnétique et d'interférence.

Astuce 4:

Les condensateurs de découplage peuvent réduire les effets néfastes de la diaphonie. Ils doivent être situés entre les broches d'alimentation et de terre de l'appareil pour assurer une faible impédance AC et réduire le bruit et la diaphonie. Pour obtenir une faible impédance sur une large gamme de fréquences, plusieurs condensateurs de découplage doivent être utilisés.

Astuce 5:

Pour réduire l'EMI, évitez le câblage, les perçages et autres composants formant un angle de 90°, car les angles droits peuvent produire des radiations. Dans ce coin, la capacité augmente et l'impédance caractéristique change, entraînant une réflexion, puis un EMI. Pour éviter un angle de 90 °, les traces doivent être câblées dans les coins avec au moins deux angles de 45 °.

Astuce 6:

Dans presque toutes les mises en page de PCB, les surperforations doivent être utilisées pour fournir des connexions conductrices entre les différentes couches. Les ingénieurs de mise en page de PCB doivent être particulièrement prudents, car les porosités excessives créent une inductance et une capacité. Dans certains cas, ils créent également des réflexions, car l'impédance caractéristique change lorsque des trous sont formés dans les traces.

Astuce 7:

Les câbles transportant des circuits numériques et des courants analogiques créent des capacités et des inductances parasites, ce qui entraîne de nombreux problèmes liés à la CEM. Si vous utilisez des paires Torsadées, le niveau de couplage restera faible et le champ magnétique généré sera éliminé. Pour les signaux à haute fréquence, un câble blindé doit être utilisé et l'avant et l'arrière du câble doivent être mis à la terre pour éliminer les interférences EMI.