PCB Tecnico - 7 consigli per evitare problemi elettromagnetici PCB

Suggerimento 1:

Un modo importante per ridurre l'EMI è progettare il piano di terra PCB. Il primo passo è rendere l'area di messa a terra il più grande possibile nell'area totale del circuito stampato, in modo che le emissioni, il crosstalk e il rumore possano essere ridotti. Occorre prestare particolare attenzione quando si collega ciascun componente al punto di terra o al piano di terra. Se ciò non viene fatto, l'effetto neutralizzante di un piano di terra affidabile non sarà pienamente utilizzato.

Un design PCB particolarmente complesso ha diverse tensioni stabili. Idealmente, ogni tensione di riferimento ha il proprio piano di terra corrispondente. Tuttavia, se lo strato di terra è troppo, aumenterà il costo di produzione del PCB e renderà il prezzo troppo alto. Il compromesso è quello di utilizzare piani di terra in tre o cinque posizioni diverse, e ogni piano di terra può contenere più parti di terra. Questo non solo controlla il costo di produzione del circuito stampato, ma riduce anche EMI ed EMC.

Anche il tempo per il ritorno del segnale a terra è molto importante. Il tempo per il segnale da e per la sorgente del segnale deve essere uguale, altrimenti produrrà un fenomeno simile all'antenna, rendendo l'energia irradiata parte dell'EMI. Analogamente, le tracce che trasmettono corrente da/verso la sorgente del segnale dovrebbero essere il più brevi possibile. Se la lunghezza del percorso sorgente e del percorso di ritorno non sono uguali, si verificherà un rimbalzo a terra, che genererà anche EMI.

Suggerimento 2:

A causa della differenza in EMI, una buona regola di progettazione EMC è quella di separare circuiti analogici e digitali. L'amperaggio del circuito analogico è più alto o la corrente è più alta, quindi dovrebbe essere lontano da cavi ad alta velocità o segnali di commutazione. Se possibile, i segnali di terra dovrebbero essere utilizzati per proteggerli. Su un PCB multistrato, le tracce analogiche dovrebbero essere instradate su un piano di terra e le tracce di commutazione o tracce ad alta velocità dovrebbero essere su un altro piano di terra. Pertanto, i segnali di caratteristiche diverse sono separati.

Nella progettazione di circuiti digitali, esperti ingegneri di progettazione e layout PCB presteranno particolare attenzione ai segnali e agli orologi ad alta velocità. Alle alte velocità, i segnali e gli orologi dovrebbero essere il più brevi possibile e adiacenti al piano di terra, perché come accennato in precedenza, il piano di terra può mantenere la conversazione incrociata, il rumore e le radiazioni entro un intervallo controllabile.

Il segnale digitale dovrebbe anche essere lontano dal piano di potenza. Se la distanza è molto vicina, produrrà rumore o induzione, indebolindo così il segnale.

Suggerimento 3:

Il cablaggio è particolarmente importante per garantire il normale flusso di corrente. Se la corrente proviene da un oscillatore o altro dispositivo simile, è particolarmente importante mantenere la corrente separata dal piano di terra, o non lasciare che la corrente scorra parallela ad un'altra traccia. Due segnali paralleli ad alta velocità generano EMC ed EMI, in particolare crosstalk. Il percorso della resistenza deve essere il più breve e il percorso della corrente di ritorno deve essere il più breve possibile. La lunghezza della traccia del percorso di ritorno deve essere la stessa della lunghezza della traccia di invio.

Per EMI, uno è chiamato "cablaggio violato" e l'altro è "cablaggio vittima". L'accoppiamento di induttanza e capacità influenzerà la traccia "vittimizzata" dovuta alla presenza di campi elettromagnetici, generando così correnti in avanti e indietro sulla "traccia vittimizzata". In questo caso, le increspature saranno generate in un ambiente stabile dove la lunghezza di trasmissione e la lunghezza di ricezione del segnale sono quasi uguali.

Con la continua comparsa di nuovi materiali e nuovi componenti, i progettisti di PCB devono continuare ad affrontare problemi di compatibilità elettromagnetica e interferenza.

Suggerimento 4:

I condensatori di disaccoppiamento possono ridurre gli effetti negativi del crosstalk. Dovrebbero essere posizionati tra il perno dell'alimentazione elettrica e il perno di terra del dispositivo per garantire bassa impedenza CA e ridurre il rumore e la conversazione incrociata. Per ottenere una bassa impedenza su un'ampia gamma di frequenze, dovrebbero essere utilizzati condensatori multipli di disaccoppiamento.

Suggerimento 5:

Per ridurre l'EMI, evitare cavi, vias e altri componenti che formano un angolo di 90°, perché gli angoli retti generano radiazioni. A questo angolo, la capacità aumenterà, e anche l'impedenza caratteristica cambierà, portando a riflessioni e poi EMI. Per evitare angoli di 90°, le tracce devono essere instradate agli angoli almeno a due angoli di 45°.

Suggerimento 6:

In quasi tutti i layout PCB, i vias devono essere utilizzati per fornire connessioni conduttive tra diversi strati. Gli ingegneri di layout PCB devono essere particolarmente attenti perché i vias genereranno induttanza e capacità. In alcuni casi, produrranno anche riflessione, perché l'impedenza caratteristica cambierà quando la via viene fatta nella traccia.

Suggerimento 7:

I cavi che trasportano circuiti digitali e correnti analogiche genereranno capacità parassitarie e induttanza, causando molti problemi legati all'EMC. Se si utilizza un cavo a coppia attorcigliata, il livello di accoppiamento sarà mantenuto basso e il campo magnetico generato verrà eliminato. Per i segnali ad alta frequenza, deve essere utilizzato un cavo schermato e la parte anteriore e posteriore del cavo devono essere messi a terra per eliminare le interferenze EMI.