PCB Tecnico - Pratica tecnologia EMI di contromisura del rumore per PCB

La scheda PCB ha spesso notevoli problemi all'inizio della progettazione, soprattutto nel substrato, layout, cablaggio...

Tutte le altre parti hanno bisogno di attenzione, e questo articolo discuterà questi aspetti.

Contromisure acustiche sui circuiti stampati

Quasi tutti i circuiti utilizzano circuiti stampati, il che significa che la risposta al rumore dei circuiti stampati è diventata il nucleo delle contromisure del rumore.

I circuiti nel circuito stampato possono essere suddivisi in tre categorie:

*Circuito di potenza/terra

* Circuito del segnale principale

* Il circuito principale del segnale del circuito di interfaccia è una parte dell'azione effettiva del circuito. Il circuito di segnale principale ha il tipo e lo scopo del circuito e può anche essere suddiviso in più unità.

Il circuito di interfaccia è un circuito che esegue lo scambio (interfaccia) tra il circuito stampato e il segnale esterno. Il circuito di interfaccia è in posizione di contromisure di rumore. Ha due funzioni per evitare che il rumore del circuito stampato penetri nella scheda e il rumore interno che colpisce la scheda per irradiarsi verso l'esterno della scheda. La funzione principale del circuito di alimentazione/terra (terra) è di fornire energia per il circuito di segnale e il circuito di interfaccia e il cavo di terra ha la funzione della linea di ritorno del circuito sbilanciato.

Originariamente, l'alimentazione elettrica e la terra devono mantenere un potenziale stabile, ma in realtà, sia l'alimentazione elettrica che la terra hanno un'impedenza comune (impedenza), quindi è una parte molto difficile delle contromisure acustiche.

Dal punto di vista delle contromisure del rumore, il layout del substrato PCB deve essere classificato in base al tipo e allo scopo del circuito, in modo che la configurazione (layout) della contromisura del rumore possa essere disposta sul circuito stampato.

In linea di principio, il circuito di pericolo ad alto rumore e il circuito di immunità a basso rumore sono meglio configurati su circuiti separati, ma in realtà, in base al costo e alle dimensioni del circuito, è abbastanza comune che i due circuiti siano miscelati. Come accennato in precedenza, il circuito di pericolo ad alta rumorosità e il circuito a bassa rumorosità devono essere configurati separatamente il più possibile. In particolare, la linea di segnale ha un grande rumore, in modo da evitare cavi di avvolgimento a lunga distanza. L'alto rischio di cablaggio è quello di evitare di passare intorno ai circuiti a basso rumore il più possibile. Se si utilizza un cablaggio parallelo o denso, il crosstalk causerà maggiori rischi.

Il modo in cui il cablaggio viene avvolto dipende dalla configurazione dei componenti e la configurazione dei componenti diventa un tema importante per realizzare il principio di cablaggio sopra menzionato.

Quando la scheda madre esegue transazioni di dati tra substrati, di solito il traffico bus è disponibile. Il circuito digitale passa attraverso il circuito di interfaccia alla fine della scheda madre. Oltre all'interfaccia (interfaccia) con altri substrati, l'interfaccia digitale può anche eseguire altre operazioni di interfaccia con il mondo esterno.

Il circuito analogico può essere scambiato con segnali analogici esterni. L'unità del circuito analogico ha un convertitore A/D per evitare interferenze di rumore dal circuito analogico all'interfaccia digitale. Pertanto, l'installazione del convertitore A/D deve essere lontana dall'interfaccia digitale. L'alimentazione del circuito analogico deve essere completamente separata dall'alimentazione del circuito digitale, ma se la tensione di alimentazione del circuito analogico è la stessa della tensione di alimentazione del circuito digitale, il rumore del circuito analogico tranne il circuito è molto basso e il circuito analogico può utilizzare parte del circuito digitale per fornire energia. In questo caso, il dispositivo filtro deve

Eliminare il rumore dei circuiti digitali.

Per quanto riguarda la terra, le unità digitali e analogiche sono collegate in un punto, e quindi il modello (modello) delle connessioni digitali e analogiche viene utilizzato per progettare irregolarmente in modo che abbia più impedenze, e quindi le unità digitali e analogiche possono essere separate utilizzando questa impedenza.

Il condensatore bypass di cablaggio (condensatore bypass) del circuito stampato è solitamente installato all'ingresso della scheda.

Per rafforzare questi scopi, alcuni circuiti inseriscono anche induttori e condensatori di bypass utilizzati per formare filtri LC (Figura 3). Una volta che l'induttore si sovrappone con DC, il valore di induttanza è notevolmente ridotto a causa dell'influenza del componente DC. Inoltre, l'induttanza dell'alimentatore genererà una grande corrente continua, quindi è necessario scegliere un'induttanza adatta. Generalmente, l'ingresso del substrato dell'alimentazione elettrica è impostato sull'induttore e la maggior parte degli induttori toroidali mostrati nella figura 4 sono utilizzati. Il condensatore bypass utilizza una struttura a due stadi e, affinché il condensatore bypass supporti un'ampia gamma di frequenze, un condensatore capace di supportare basse frequenze e un condensatore capace di supportare alte frequenze devono essere utilizzati separatamente.

Il condensatore fornito all'ingresso del substrato è di bassa frequenza, e sebbene la sua capacità dipenda dal valore della corrente che scorre all'interno del substrato, viene generalmente utilizzato un condensatore in alluminio di circa diverse decine di μF. Impostare condensatori bypass ad alta frequenza vicino al IC, principalmente utilizzando più condensatori ceramici 0.01μF. Idealmente, è meglio inserire un condensatore di bypass vicino a ciascun IC e un piccolo IC di corrente può essere impostato su 2 a 3 l'un l'altro.

Il secondo condensatore bypass è anche impostato vicino al IC. Se è troppo lontano dal IC, l'effetto del condensatore bypass può essere indebolito a causa dell'influenza dell'induttanza nella figura.

Riempire la modalità Beta è molto efficace. La potenza e la terra (terra) del substrato multistrato sono principalmente progettati con modelli Beta. La ragione principale è che l'impedenza del modello Beta è inferiore a quella del modello lineare. Il modello Beta ha anche la funzione di schermare (schermare) la linea del segnale. Ciò significa che il substrato multistrato viene utilizzato nelle contromisure acustiche. molto efficace.

Il primo compito nella progettazione della linea di segnale è quello di accorciare la lunghezza della linea di segnale, in modo che le capacità di configurazione dei componenti pre-cablati abbiano un'influenza decisiva. La maggior parte del cablaggio nel substrato è sbilanciato. In questo momento, il circuito deve considerare le linee di rientro del segnale, comprese le linee di segnale (cioè le linee di terra). Il circuito composto dalla linea di segnale e dalla linea di terra deve evitare di diventare un loop di grande area (loop).

Inoltre, sulla base di considerazioni come il crosstalk, è necessario evitare di progettare linee di segnale a basso rumore e linee di segnale ad alta vittima adiacenti l'una all'altra e configurazione parallela. Quando la linea di terra tra i due segnali è inevitabile, la linea (linea di terra) non può essere evitata.

La capacità anti-rumore della parte ad alta impedenza non è buona come la bassa impedenza, quindi il cablaggio all'altezza della resistenza deve essere progettato per utilizzare la distanza più breve, altrimenti la lunghezza del cablaggio della parte a bassa impedenza dovrebbe essere tale che un buffer (buffer) può essere inserito, se necessario. L'impedenza della linea di segnale diventa la caratteristica di impedenza di th. Quando un componente ad alta impedenza viene inserito tra il driver e il ricevitore, il cablaggio tra il componente ad alta impedenza e il ricevitore diventa ad alta impedenza. In questo momento, la lunghezza del cablaggio e la lunghezza del cablaggio del componente ad alta impedenza devono essere ridotte. Lunghezza del cavo. Parte a bassa impedenza.

In passato, il substrato era improbabile che avesse problemi di connessione, principalmente perché all'interno della dimensione generale del substrato, la frequenza della connessione era per lo più superiore alla frequenza del segnale (il modello era lungo 20cm e la frequenza era di circa 250MHz). Inoltre, la scelta del IC dipende dalla frequenza del segnale. La bassa frequenza di funzionamento del IC non può superare la propria frequenza di segnale. In altre parole, l'IC stesso ha un effetto filtrante, anche se c'è una connessione ad alta frequenza, non causerà problemi.

Tuttavia, negli ultimi anni, la frequenza del segnale è stata continuamente aggiornata e il segnale interno del substrato è molto vicino alla frequenza della connessione, causando problemi di connessione sempre più gravi. Il rumore ad alta frequenza (rumore) non solo si propaga nella linea del segnale, ma si irradia anche attraverso la linea del segnale, quindi è sufficiente installare un filtro all'estremità ricevente e l'effetto del filtraggio della connessione è molto limitato. La contromisura fondamentale è eliminare completamente la connessione.

Quando la frequenza del segnale è alta, il metodo di ritardo di standing del segnale può facilmente rendere il segnale stesso noioso. Un altro metodo è quello di rendere corretto l'estremità ricevente per annullare la connessione, ma la corrente all'estremità ricevente continuerà a fluire e consumerà energia, in base al risparmio energetico e ad altre considerazioni. Prendi il metodo di progettazione del terminale driver-end. Se all'estremità ricevente viene inserito un filtro, la connessione può essere eliminata all'estremità ricevente, ma la connessione con il segnale online non può essere eliminata.

Le fabbriche di PCB dovrebbero padroneggiare la pratica tecnologia EMI di contromisura del rumore del PCB