PCB Tecnico - Metodo di progettazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) in PCB

Il metodo di progettazione della compatibilità elettromagnetica (EMC) in PCB, la scelta del substrato PCB e l'impostazione del numero di strati PCB, la scelta dei componenti elettronici e le caratteristiche elettromagnetiche dei componenti elettronici, il layout dei componenti e la lunghezza e la larghezza delle linee di interconnessione tra i componenti, tutti limitano la compatibilità elettromagnetica del PCB. Il circuito integrato (IC) sul PCB è la principale fonte di energia di interferenza elettromagnetica (EMI). La tecnologia di controllo dell'interferenza elettromagnetica convenzionale (EMI) comprende generalmente: layout ragionevole dei componenti, controllo ragionevole del cablaggio, configurazione ragionevole delle linee elettriche, messa a terra, condensatori filtranti, schermatura e altre misure per sopprimere l'interferenza elettromagnetica (EMI) sono molto efficaci, è ampiamente usato nella pratica ingegneristica.

1. regole di cablaggio nella progettazione di compatibilità elettromagnetica (EMC) del circuito digitale ad alta frequenza PCB

I cavi di segnale digitale ad alta frequenza dovrebbero essere corti, generalmente più piccoli di 2inch (5cm), e più corti, meglio è.

Le linee di segnale principali sono meglio concentrate al centro della scheda PCB.

Il circuito di generazione dell'orologio dovrebbe essere vicino al centro della scheda PCB e la ventola dell'orologio dovrebbe essere cablata in catena a margherita o parallela.

La linea di alimentazione deve essere il più lontano possibile dalla linea di segnale digitale ad alta frequenza o separata dalla linea di terra. La distribuzione dell'alimentatore deve essere bassa induttanza (progettazione multicanale). Lo strato di potenza nel PCB multistrato è adiacente allo strato di terra, che è equivalente a un condensatore, che svolge un ruolo filtrante. La linea elettrica e la linea di terra sullo stesso strato dovrebbero essere il più vicino possibile. La lamina di rame intorno allo strato di potenza dovrebbe essere ritratta 20 volte la distanza tra i due strati piani rispetto allo strato di terra per garantire che il sistema abbia migliori prestazioni EMC. Il piano di terra non deve essere diviso. Se la linea del segnale ad alta velocità deve essere divisa sul piano di potenza, diversi condensatori a ponte a bassa impedenza dovrebbero essere posizionati vicino alla linea del segnale.

I cavi utilizzati per i terminali di ingresso e uscita dovrebbero cercare di evitare di essere adiacenti e paralleli. È meglio aggiungere fili di terra tra i fili per evitare l'accoppiamento di feedback.

Quando lo spessore del foglio di rame è 50um e la larghezza è 1-1.5mm, la temperatura del filo sarà inferiore a 3 gradi Celsius attraverso una corrente di 2A. Per quanto possibile, i fili della scheda PCB dovrebbero essere il più ampio possibile. Per i circuiti integrati, in particolare i cavi di segnale dei circuiti digitali, solitamente 4mil-12mil larghezza del cavo è utilizzata. I cavi di alimentazione e di massa sono meglio usare una larghezza del cavo superiore a 40mil. La distanza minima dei fili è determinata principalmente dalla resistenza di isolamento e dalla tensione di rottura tra i fili nel peggiore dei casi, di solito viene selezionata una distanza del filo di oltre 4mil. Al fine di ridurre la conversazione incrociata tra i fili, la distanza tra i fili può essere aumentata se necessario e il filo di terra può essere inserito come isolamento tra i fili.

In tutti gli strati del PCB, i segnali digitali possono essere instradati solo nella parte digitale del circuito stampato e i segnali analogici possono essere instradati solo nella parte analogica del circuito stampato. La terra del circuito a bassa frequenza dovrebbe essere messa a terra in parallelo in un unico punto il più possibile. Quando il cablaggio effettivo è difficile, può essere parzialmente collegato in serie e quindi messo a terra in parallelo. Per realizzare la divisione degli alimentatori analogici e digitali, il cablaggio non può attraversare il divario tra gli alimentatori divisi. La linea di segnale che deve attraversare lo spazio tra gli alimentatori divisi dovrebbe essere posizionata sullo strato di cablaggio vicino al terreno di grande area.

Ci sono due problemi principali di compatibilità elettromagnetica causati dall'alimentazione elettrica e dalla terra in PCB, uno è il rumore di alimentazione e l'altro è il rumore di terra. Secondo le dimensioni della corrente della scheda PCB, cercare di allargare la larghezza della linea elettrica e ridurre la resistenza del ciclo. Allo stesso tempo, rendere la direzione della linea elettrica e della linea di terra coerente con la direzione della trasmissione dei dati, che aiuta a migliorare la capacità anti-rumore. Attualmente, il rumore dell'alimentazione elettrica e del piano di terra può essere impostato al valore predefinito solo attraverso la misurazione di prodotti prototipo o la capacità di disaccoppiamento condensatore da parte di ingegneri esperti sulla base della loro esperienza.

2. Regole di layout nella progettazione di compatibilità elettromagnetica (EMC) del circuito digitale ad alta frequenza PCB

Il layout del circuito deve ridurre il ciclo di corrente e accorciare il più possibile la connessione tra componenti ad alta frequenza. La distanza tra i componenti sensibili non dovrebbe essere troppo vicina e i componenti in ingresso e in uscita dovrebbero essere il più lontano possibile.

Disporre la posizione di ogni unità di circuito funzionale in base al flusso del circuito, in modo che il layout sia conveniente per la circolazione del segnale e il segnale sia mantenuto nella stessa direzione possibile.

Prendete il componente principale di ogni circuito funzionale come centro e disponetevi intorno ad esso. I componenti dovrebbero essere disposti uniformemente, ordinatamente e compattamente sul PCB e le connessioni di piombo tra i componenti dovrebbero essere accorciate il più possibile.

Il PCB è diviso in aree indipendenti e ragionevoli del circuito analogico e aree del circuito digitale e i convertitori A/D sono posizionati attraverso le partizioni.

Uno dei metodi convenzionali di progettazione di compatibilità elettromagnetica PCB è quello di configurare condensatori di disaccoppiamento appropriati su ogni parte chiave del PCB.