PCB Tecnico - Progettazione anti interferenza del circuito PCB

Anti-interferenza PCBcircuit nella progettazione del sistema elettronico, al fine di evitare deviazioni e risparmiare tempo, dovremmo considerare pienamente e soddisfare i requisiti anti-interferenza ed evitare di adottare misure correttive anti-interferenza dopo che la progettazione è completata. Ci sono tre elementi fondamentali di interferenza:

(1) La sorgente di interferenza si riferisce all'elemento, all'apparecchiatura o all'interferenza che genera segnale. È descritto in linguaggio matematico come segue: Du / DT, dove di / DT è grande, è la fonte di interferenza. Ad esempio, fulmini, relè, tiristor, motore e orologio ad alta frequenza possono diventare fonti di interferenza.

(2) Percorso di propagazione si riferisce al percorso o mezzo attraverso il quale l'interferenza si propaga dalla sorgente di interferenza al dispositivo sensibile. I percorsi tipici di propagazione delle interferenze sono la conduzione attraverso fili e radiazioni nello spazio.

(3) Un dispositivo sensibile è uno che è facilmente disturbato. Come ad esempio: A / D, D / un convertitore, microcomputer singolo chip, IC digitale, amplificatore di segnale debole, ecc.

Il principio di base della progettazione anti-interferenza è sopprimere la sorgente di interferenza, tagliare il percorso di propagazione delle interferenze e migliorare le prestazioni anti-interferenza dei dispositivi sensibili. (simile alla prevenzione delle malattie infettive)

1 soppressione delle fonti di interferenza

Sopprimere la sorgente di interferenza è ridurre il più possibile il Du / dt e di / dt della sorgente di interferenza. Si tratta della massima priorità e del principio più importante nella progettazione anti-interferenza, che spesso raggiunge il doppio del risultato con metà dello sforzo. La riduzione Du / dt della sorgente di interferenza è realizzata principalmente da condensatori paralleli ad entrambe le estremità della sorgente di interferenza. La riduzione di / dt della sorgente di interferenza è realizzata collegando induttanza o resistenza in serie e aggiungendo diodi freewheeling nel circuito sorgente di interferenza.

Le misure comuni per sopprimere le fonti di interferenza sono le seguenti:

(1) Un diodo a ruota libera è aggiunto alla bobina del relè per eliminare l'interferenza EMF posteriore generata quando la bobina è scollegata. Solo l'aggiunta di diodi a ruota libera ritarderà il tempo di disconnessione del relè. Dopo aver aggiunto il diodo zener, il relè può agire più volte in unità di tempo.

(2) Collegare il circuito di soppressione della scintilla (generalmente circuito di serie RC, la resistenza è generalmente parecchi K a decine di K, la capacità è 0.01uF) ad entrambe le estremità del contatto del relè in parallelo per ridurre l'impatto della scintilla elettrica.

(3) Aggiungere il circuito del filtro al motore e prestare attenzione al piombo di capacità e induttanza il più breve possibile.

(4) Ogni IC sul circuito stampato deve essere collegato con un condensatore ad alta frequenza 0,01 in parallelo μ F～0,1 μ F per ridurre l'influenza del IC sull'alimentazione elettrica. Prestare attenzione al cablaggio del condensatore ad alta frequenza. Il cablaggio dovrebbe essere vicino all'estremità di alimentazione e il più spesso e corto possibile. Altrimenti, aumenterà la resistenza di serie equivalente del condensatore e influenzerà l'effetto filtrante.

(5) Evitare le linee rotte di 90 gradi durante il cablaggio per ridurre l'emissione di rumore ad alta frequenza.

(6) Entrambe le estremità del tiristor sono collegate con circuito di soppressione RC in parallelo per ridurre il rumore generato dal tiristor (quando il rumore è grave, il tiristor può essere rotto).

Secondo il percorso di propagazione dell'interferenza, può essere diviso in interferenza di conduzione e interferenza di radiazione.

La cosiddetta interferenza condotta si riferisce all'interferenza trasmessa ai dispositivi sensibili attraverso cavi. La banda di frequenza del rumore di interferenza ad alta frequenza è diversa da quella del segnale utile. La propagazione del rumore di interferenza ad alta frequenza può essere interrotta aggiungendo un filtro sul conduttore e talvolta può essere aggiunto un optocoppiatore di isolamento. Il rumore dell'alimentazione elettrica è il più dannoso, quindi dovrebbe essere prestata particolare attenzione al trattamento. La cosiddetta interferenza di radiazione si riferisce all'interferenza trasmessa ai dispositivi sensibili attraverso la radiazione spaziale. La soluzione generale è aumentare la distanza tra la sorgente di interferenza e il dispositivo sensibile, isolarli con filo di terra e aggiungere una maschera sul dispositivo sensibile.

Le misure comuni per tagliare il percorso di propagazione delle interferenze sono le seguenti:

(1) considerare pienamente l'influenza dell'alimentazione elettrica su MCU. Se l'alimentazione elettrica è ben fatta, più della metà dell'anti-interferenza dell'intero circuito è risolta. Molti computer a chip singolo sono molto sensibili al rumore dell'alimentazione elettrica. Il circuito del filtro o il regolatore di tensione dovrebbe essere aggiunto all'alimentazione elettrica del microcomputer singolo chip per ridurre l'interferenza del rumore dell'alimentazione elettrica al microcomputer singolo chip. Ad esempio, un circuito filtrante a forma di π può essere composto da perline magnetiche e condensatori. Naturalmente, quando le condizioni non sono elevate, una resistenza da 100 Ω può essere utilizzata anche per sostituire le perle magnetiche.

(2) Se la porta I / O del microcomputer singolo chip è utilizzata per controllare i dispositivi di rumore come il motore, l'isolamento deve essere aggiunto tra la porta I / O e la sorgente di rumore (deve essere aggiunto il circuito filtrante a forma di π ). Per i dispositivi di controllo del rumore come il motore, l'isolamento deve essere aggiunto tra la porta I/O e la sorgente di rumore (deve essere aggiunto un circuito filtrante a forma di π ).

(3) Prestare attenzione al cablaggio dell'oscillatore di cristallo. L'oscillatore di cristallo e il perno del microcomputer singolo chip devono essere il più vicino possibile, l'area dell'orologio deve essere isolata con il filo di massa e il guscio dell'oscillatore di cristallo deve essere messo a terra e fissato. Questa misura può risolvere molti problemi difficili.

(4) Il circuito stampato deve essere diviso ragionevolmente, quali segnali forti e deboli, segnali digitali e analogici. Tenere la sorgente di interferenza (come motore, relè) lontana dall'elemento sensibile (come microcomputer singolo chip) per quanto possibile.

(5) Utilizzare il cavo di terra per isolare l'area digitale dall'area analogica, separare la terra digitale dalla terra analogica e infine collegare alla terra di alimentazione in un punto. Anche il cablaggio di chip a / D e D / a si basa su questo principio. Il produttore ha considerato questo requisito quando alloca la disposizione del perno di chip a / D e D / a.

(6) Il filo di terra del microcomputer singolo chip e dei dispositivi ad alta potenza dovrebbe essere messo a terra separatamente per ridurre l'interferenza reciproca. I dispositivi ad alta potenza devono essere posizionati per quanto possibile sul bordo del circuito stampato.

(7) Le prestazioni anti-interferenza del circuito possono essere significativamente migliorate utilizzando componenti anti-interferenza quali perline magnetiche, anelli magnetici, filtro di alimentazione e copertura di schermatura in luoghi chiave come la porta I/O MCU, la linea di alimentazione e la linea di collegamento del circuito stampato.

3 migliorare le prestazioni anti-interferenza dei dispositivi sensibili

Il miglioramento delle prestazioni anti-interferenza dei dispositivi sensibili si riferisce al metodo per ridurre al minimo il rilevamento del rumore di interferenza e recuperare da stato anomalo il più presto possibile.

Le misure comuni per migliorare le prestazioni anti-interferenza dei dispositivi sensibili sono le seguenti:

(1) Durante il cablaggio, l'area del ciclo deve essere ridotta il più possibile per ridurre il rumore indotto.

(2) Durante il cablaggio, la linea elettrica e il cavo di massa devono essere il più spesso possibile. Oltre a ridurre la caduta di tensione, è più importante ridurre il rumore di accoppiamento.

(3) Per la porta di I/O inattiva del microcomputer singolo chip, non appendere nell'aria, ma terra o alimentazione elettrica. I terminali inattivi di altri IC sono messi a terra o collegati all'alimentazione elettrica senza modificare la logica del sistema.

(4) Usi il monitoraggio di potere e il circuito watchdog per il microcomputer singolo chip, quali imp809, imp706 e imp813