Technologie PCB - Méthodes de conception de compatibilité électromagnétique dans les PCB

Les méthodes de conception de compatibilité électromagnétique (CEM) dans les PCB, le choix du substrat de PCB et le réglage du nombre de couches de PCB, le choix des composants électroniques et les caractéristiques électromagnétiques des composants électroniques, la disposition des composants et la longueur et la largeur des lignes d'interconnexion entre les composants limitent la compatibilité électromagnétique des PCB. Les puces de circuit intégré (ci) sur PCB sont la principale source d'énergie pour les interférences électromagnétiques (EMI). Les techniques conventionnelles de contrôle des interférences électromagnétiques (EMI) comprennent généralement: la disposition rationnelle des composants, le câblage de contrôle raisonnable, la configuration rationnelle des lignes d'alimentation, la mise à la terre, la capacité de filtrage, le blindage et d'autres mesures de suppression des interférences électromagnétiques sont très efficaces et largement utilisées dans la pratique de l'ingénierie.

1. Règles de câblage dans la conception de la compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits numériques haute fréquence PCB

Le câble de signal numérique haute fréquence doit être plus court, généralement inférieur à 2 pouces (5 cm), et plus il est court, mieux c'est.

Les lignes de signal principales sont de préférence concentrées au centre de la carte PCB.

Le circuit de génération d'horloge doit être proche du Centre de la carte PCB et les secteurs d'horloge doivent être câblés en cascade ou en parallèle.

Les lignes d'alimentation doivent être aussi éloignées que possible des lignes de signaux numériques à haute fréquence ou séparées par des lignes de masse. La distribution de l'alimentation doit être de faible inductance (conception multicanaux). La couche d'alimentation dans le PCB multicouche adjacente à la couche de masse, équivalente à un condensateur, joue un rôle de filtrage. Les lignes d'alimentation et de terre sur la même couche doivent être aussi proches que possible. La Feuille de cuivre autour de la couche d'alimentation doit être rétractée 20 fois la distance entre les deux couches planes pour assurer une meilleure performance CEM du système. Le plan du sol ne doit pas être divisé. Si vous souhaitez diviser une ligne de signal à grande vitesse sur le plan de puissance, vous devez placer plusieurs condensateurs en pont à basse impédance près de la ligne de signal.

Les fils utilisés pour les bornes d'entrée et de sortie doivent éviter autant que possible d'être adjacents et parallèles. Il est préférable d'ajouter un fil de masse entre les fils pour éviter le couplage de rétroaction.

Lorsque la Feuille de cuivre a une épaisseur de 50 microns et une largeur de 1 à 1,5 mm, la température du fil sera inférieure à 3 degrés Celsius avec un courant de 2a. Les fils de la carte PCB doivent être aussi larges que possible. Pour les lignes de signal de circuits intégrés, notamment numériques, on utilise généralement une largeur de ligne de 4 Mil à 12 mil. Il est préférable d'utiliser des fils d'une largeur supérieure à 40 mil pour les lignes d'alimentation et de terre. L'espacement minimal des fils est principalement déterminé par la résistance d'isolation et la tension de claquage entre les fils, et dans le pire des cas, un espacement des fils supérieur à 4 Mil est généralement choisi. Pour réduire la diaphonie entre les fils, la distance entre les fils peut être augmentée si nécessaire, et un fil de terre peut être inséré comme isolation entre les fils.

Dans toutes les couches du PCB, les signaux numériques ne peuvent être acheminés que dans la partie numérique de la carte, tandis que les signaux analogiques ne peuvent être acheminés que dans la partie analogique de la carte. La mise à la terre des circuits basse fréquence doit être en un seul point et couplée à la masse, dans la mesure du possible. Lorsque le câblage réel est difficile, il peut être partiellement connecté en série, puis mis à la terre en parallèle. Pour réaliser la Division des alimentations analogiques et numériques, le câblage ne peut pas traverser les espaces entre les alimentations divisées. Les lignes de signal qui doivent traverser l'espace entre les sources d'alimentation séparées doivent être situées sur une couche de câblage près de la masse d'une grande surface.

Les problèmes de compatibilité électromagnétique causés par l'alimentation et la mise à la terre dans les PCB sont principalement deux, l'un est le bruit d'alimentation et l'autre est le bruit de mise à la terre. Selon la taille du courant de la carte PCB, maximisez la largeur du cordon d'alimentation et réduisez la résistance de la boucle. Dans le même temps, aligner la direction des lignes d'alimentation et de terre avec la direction de transmission des données contribue à améliorer la résistance au bruit. À l'heure actuelle, le bruit de l'alimentation et du plan de masse ne peut être réglé par défaut que par des ingénieurs expérimentés, sur la base de leur expérience, en mesurant des produits prototypes ou en découplant la capacité des condensateurs.

2. Règles de mise en page dans la conception de la compatibilité électromagnétique (CEM) des circuits numériques haute fréquence PCB

La disposition du circuit doit réduire les boucles de courant et raccourcir au maximum les connexions entre les éléments haute fréquence. La distance entre les éléments sensibles ne doit pas être trop proche et les éléments d'entrée et de sortie doivent être aussi éloignés que possible.

Organiser la position de chaque unité de circuit fonctionnel en fonction du flux de circuit, de sorte que la disposition facilite la circulation du signal et maintient le signal dans la même direction autant que possible.

Centré sur les composants de base de chaque circuit fonctionnel et disposé autour d'eux. Les composants doivent être disposés de manière uniforme, ordonnée et compacte sur le PCB, et les connexions entre les composants doivent être aussi courtes que possible.

Le PCB est divisé en zones de circuits analogiques et numériques indépendantes et raisonnables, et les convertisseurs A / D sont placés entre les cloisons.

L'une des méthodes traditionnelles de conception de la compatibilité électromagnétique des PCB consiste à configurer des condensateurs de découplage appropriés dans chaque Partie critique du PCB.