Progettazione PCB - Progettazione del circuito PCB e selezione del dispositivo EMC

1. progettazione del circuito PCB e selezione del dispositivo EMC

All'inizio di nuovi progetti di progettazione e sviluppo, la corretta selezione dei componenti attivi e passivi e la perfetta tecnologia di progettazione dei circuiti PCB aiuteranno ad ottenere la certificazione EMC al costo più basso, riducendo il costo aggiuntivo dei prodotti dovuto alla schermatura e al filtraggio. Volume e peso. Queste tecnologie possono anche migliorare l'integrità dei segnali digitali e il rapporto segnale-rumore dei segnali analogici e possono ridurre il riutilizzo di hardware e software almeno una volta. Questo aiuterà anche i nuovi prodotti a soddisfare i loro requisiti tecnici funzionali e ad entrare nel mercato dei PCB il più presto possibile. Queste tecnologie EMC dovrebbero essere considerate parte del vantaggio competitivo dell'azienda e aiutare le imprese a ottenere i massimi benefici commerciali.

1.1 Progettazione di dispositivi digitali e circuiti EMC

1.1.1 Selezione del dispositivo

La maggior parte dei produttori di IC digitali può produrre almeno una serie di dispositivi con radiazioni inferiori e possono anche produrre diversi chip I/O resistenti ESD. Alcuni produttori forniscono VLSI con buone prestazioni EMC (alcuni microprocessori EMC sono migliori dei prodotti ordinari. La radiazione è inferiore a 40dB); La maggior parte dei circuiti digitali utilizza segnali ad onda quadrata per la sincronizzazione, che produrranno componenti armonici di alto ordine, come mostrato nella Figura 1. Maggiore è la velocità di clock, più ripido è il bordo e maggiore è la frequenza e la capacità di emissione armonica. Pertanto, sotto la premessa di soddisfare gli indicatori tecnici del prodotto, provare a scegliere un orologio a bassa velocità. Non utilizzare mai AC quando HC può essere utilizzato. Non usare HC quando CMOS4000 può. Scegli circuiti integrati con elevata integrazione e caratteristiche EMC, quali:

* I perni di alimentazione e terra sono vicini

* Più pin di alimentazione e di massa

* Fluttuazione bassa della tensione di uscita

* Velocità di commutazione controllabile

* Circuito I/O corrispondente alla linea di trasmissione

* Trasmissione differenziale del segnale

* Riflessione bassa del suolo

* Immunità a ESD e ad altri fenomeni di interferenza

* Piccola capacità di ingresso

* La capacità di azionamento della fase di uscita non supera i requisiti dell'applicazione effettiva

* Bassa corrente transitoria dell'alimentazione elettrica (talvolta chiamata corrente di penetrazione)

I valori massimi e minimi di questi parametri devono essere specificati dal fabbricante uno per uno. I dispositivi con lo stesso modello e indice prodotti da diversi produttori di PCB possono avere caratteristiche EMC significativamente diverse. Questo è molto importante per garantire che i prodotti prodotti successivamente abbiano una compatibilità elettromagnetica stabile.

1.1.2 Il supporto IC non è adatto

Le prese IC sono molto sfavorevoli alla EMC. Si consiglia di saldare chip di montaggio superficiale direttamente sul PCB. I chip IC con cavi più corti e volumi più piccoli sono migliori. I circuiti integrati BGA e simili sono attualmente la scelta migliore. Le caratteristiche di emissione e sensibilità della memoria programmabile di sola lettura (PROM) montata sulla presa (e peggio, la presa stessa ha una batteria) spesso deteriorano un design altrimenti buono. Pertanto, dovrebbe essere utilizzata una memoria programmabile a montaggio superficiale direttamente saldata al circuito stampato.

Una scheda madre con presa ZIF e dissipatore di calore montato a molla sul processore (che può essere facilmente aggiornato) richiede ulteriori filtri e schermature. Anche così, è utile scegliere una presa ZIF per montaggio superficiale con il cavo interno più corto.

1.1.3 Tecnologia dei circuiti

* Utilizzare il rilevamento del livello per ingressi e tasti (non il rilevamento del bordo)

* Utilizzare un segnale digitale con la velocità di bordo anteriore più lenta e fluida possibile (non superando il limite di distorsione)

* Sul modello PCB, consente di controllare la velocità del bordo del segnale o la larghezza di banda (ad esempio, utilizzando perle di ferrite morbide o resistenze di serie all'estremità dell'unità)

* Ridurre la capacità di carico, in modo che il driver del collettore aperto vicino all'estremità di uscita sia facile da tirare su e il valore di resistenza sia il più grande possibile

* Il dissipatore di calore del processore è isolato dal chip da un materiale termicamente conduttivo e il processore è messo a terra in più punti di radiofrequenza.

* bypass RF di alta qualità (disaccoppiamento) dell'alimentazione elettrica è importante a ogni pin di alimentazione.

* I circuiti di monitoraggio dell'alimentazione di alta qualità devono essere resistenti a interruzioni, cadute, sovratensioni e interferenze transitorie

* Ho bisogno di un cane da guardia di alta qualità

* Non utilizzare mai dispositivi programmabili su watchdog o circuiti di monitoraggio dell'alimentazione

* I circuiti di monitoraggio dell'alimentazione e i watchdog necessitano inoltre di circuiti e tecnologia software adeguati per adattarsi alle situazioni più inaspettate, a seconda dello stato critico del prodotto

* Quando il tempo di salita / caduta del bordo del segnale logico è più breve del tempo di trasmissione del segnale nella traccia PCB, la tecnologia della linea di trasmissione dovrebbe essere utilizzata:

A. Esperienza: Il tempo per un segnale di trasmettere un viaggio di andata e ritorno per millimetro di lunghezza della traiettoria è pari a 36 picosecondi

B. Per ottenere le migliori caratteristiche EMC, utilizzare la tecnologia della linea di trasmissione per traiettorie molto più brevi dell'esperienza suggerita in un

Alcuni IC digitali producono radiazioni ad alto livello e le loro piccole scatole metalliche corrispondenti sono spesso saldate al filo di terra PCB per ottenere un effetto schermante. Il costo della schermatura sul PCB è basso, ma non è adatto per dispositivi che richiedono dissipazione del calore e una buona ventilazione.

Il circuito di clock è solitamente la fonte più importante di emissione e la sua traccia PCB è il punto più critico. Il layout dei componenti deve essere fatto in modo che le tracce dell'orologio siano le più brevi, assicurando al contempo che la linea dell'orologio sia su un lato del PCB ma non passi attraverso i vias. Quando un orologio deve passare un percorso lungo per raggiungere molti carichi, un buffer clock può essere installato accanto al carico, in modo che la corrente nella pista lunga (filo) sia molto più piccola. Qui, la distorsione relativa non è importante. Il bordo dell'orologio nella traiettoria lunga dovrebbe essere il più liscio possibile, o anche un'onda sinusoidale, e quindi modellato dal buffer dell'orologio accanto al carico.

1.1.4 Orologio a spettro di diffusione

Il cosiddetto "clock dello spettro diffuso" è una nuova tecnologia che può ridurre il valore misurato della radiazione, ma non riduce realmente la potenza di trasmissione istantanea. Pertanto, può ancora causare la stessa interferenza ad alcuni dispositivi a reazione rapida. Questa tecnologia modula la frequenza di clock dall'1% al 2%, diffondendo così i componenti armonici, in modo che il valore di picco nella prova di emissione CISPR16 o FCC sia inferiore. La riduzione delle emissioni misurata dipende dalla larghezza di banda e dalla costante di tempo di integrazione del ricevitore di prova, quindi questo è un po 'speculativo, ma questa tecnologia è stata accettata dalla FCC ed è ampiamente utilizzata negli Stati Uniti e in Europa.

1.2 Progettazione analogica del dispositivo e del circuito PCB

1.2.1 Selezionare il dispositivo analogico

Scegliere un dispositivo analogico dal punto di vista EMC non è così semplice come scegliere un dispositivo digitale. Anche se si spera anche che l'emissione, il tasso di conversione, la fluttuazione di tensione e la capacità di azionamento in uscita dovrebbero essere il più piccolo possibile, per la maggior parte dei dispositivi analogici attivi, l'immunità al rumore è molto importante. Fattori, è abbastanza difficile determinare una chiara funzione di ordinazione EMC.

Gli amplificatori di funzionamento dello stesso modello e indice di diversi produttori possono avere prestazioni EMC significativamente diverse, quindi è molto importante garantire la coerenza dei parametri di prestazione successivi del prodotto. I produttori di dispositivi analogici sensibili forniscono tecniche di elaborazione segnale-rumore o layout PCB su progettazione di circuiti EMC o PCB, il che dimostra che si preoccupano delle esigenze degli utenti, il che aiuta gli utenti a pesare i pro e i contro quando acquistano.

1.2.2 "Prevenire i problemi di demodulazione

Il problema di immunità della maggior parte delle apparecchiature analogiche è causato dalla demodulazione a radiofrequenza. Ogni pin dell'amplificatore op è molto sensibile alle interferenze di radiofrequenza, che non ha nulla a che fare con il circuito di feedback utilizzato. Tutti i semiconduttori hanno un effetto di demodulazione sulla radiofrequenza, ma il problema nel circuito analogico è più grave. Anche gli amplificatori operativi a bassa velocità possono demodulare i segnali alle frequenze dei telefoni cellulari e superiori.