Diseño electrónico - Emi, emc, si, Pi y otros factores en el diseño de PCB

En el diseño de pcb, se deben prestar atención a factores como emi, emc, si y pi. El diseño de la placa de circuito impreso debe tener plenamente en cuenta y cumplir con los requisitos anti - interferencia. La interferencia tiene tres elementos básicos:

(1) la fuente de interferencia se refiere al componente, equipo o señal que produce la interferencia. Se describe en lenguaje matemático de la siguiente manera: du / dt, donde di / DT es grande, es la fuente de interferencia. Por ejemplo, los rayos, los relés, los tirómetros, los motores, los relojes de alta frecuencia, etc., pueden convertirse en fuentes de interferencia.

(2) la ruta de transmisión se refiere a la ruta o medio que interfiere con la propagación de una fuente de interferencia a un dispositivo sensible. Las vías típicas de transmisión de interferencia son la conducción a través de cables y la radiación del espacio.

(3) los equipos sensibles se refieren a objetos vulnerables a la interferencia. Por ejemplo: convertidor A / d, D / a, microcomputador de un solo chip, IC digital, amplificador de señal débil, etc.

Los principios básicos del diseño antiinterferencia son: suprimir la fuente de interferencia, cortar la ruta de transmisión de interferencia y mejorar el rendimiento antiinterferencia de los dispositivos sensibles. (similar a la prevención de enfermedades infecciosas)

1 suprimir la fuente de interferencia suprimir la fuente de interferencia es reducir al mínimo du / dt, di / DT de la fuente de interferencia. Este es el principio más prioritario e importante en el diseño antiinterferencia, y a menudo tiene el doble del resultado con la mitad del esfuerzo. La reducción de du / DT de la fuente de interferencia se realiza principalmente a través de condensadores paralelos en ambos extremos de la fuente de interferencia. La reducción de di / DT de la fuente de interferencia se logra conectando inductores o resistencias en serie con el circuito de la fuente de interferencia y agregando diodos de continuación. Las medidas comunes para inhibir las fuentes de interferencia son las siguientes:

(1) la bobina del relé agrega un semiconductor para eliminar la interferencia de la fuerza electromotriz antieléctrica generada cuando la bobina está desconectada. Solo se puede retrasar el tiempo de desconexión del relé añadiendo un semiconductor. Después de agregar el Semiconductor zener, el relé puede funcionar más veces por unidad de tiempo.

(2) un circuito de supresión de chispas (generalmente un circuito de serie rc, la resistencia suele seleccionarse entre unos pocos K y decenas de K en paralelo en ambos extremos del contacto del relé, con un capacitor de 0,01 uf) para reducir el impacto de las chispas eléctricas.

(3) agregue un circuito de filtro al motor y tenga en cuenta que los condensadores y los cables de inducción deben ser lo más cortos posible.

(4) cada IC en la placa de circuito debe estar conectado en paralelo con un capacitor de alta frecuencia de 0,01 ° f ï 1,5 0,1 ° F para reducir el impacto del IC en la fuente de alimentación. Tenga en cuenta que el cableado de los condensadores de alta frecuencia debe estar cerca de los terminales de alimentación y lo más corto posible. De lo contrario, la resistencia equivalente en serie del capacitor aumentará y el efecto de filtrado se verá afectado.

(5) se deben evitar líneas rotas de 90 grados al cableado para reducir la emisión de ruido de alta frecuencia.

(6) ambos extremos del tirón están conectados en paralelo con el circuito de supresión RC para reducir el ruido generado por el tirón (este ruido puede dañar el tirón). De acuerdo con la ruta de propagación de la interferencia, se puede dividir en interferencia conducida e interferencia de radiación. La llamada interferencia conducida se refiere a la interferencia transmitida a equipos sensibles a través de cables. Las bandas de frecuencia del ruido de interferencia de alta frecuencia y las señales útiles son diferentes. Puedes cortar la propagación del ruido de interferencia de alta frecuencia agregando un filtro al cable y, a veces, puedes resolverlo agregando un acoplamiento óptico aislado. el ruido de potencia es el más dañino, así que presta especial atención al tratamiento. La llamada interferencia de radiación se refiere a la interferencia transmitida a equipos sensibles a través de la radiación espacial. La solución general es aumentar la distancia entre las fuentes de interferencia y los dispositivos sensibles, aislarlos con cables de tierra y agregar blindaje a los dispositivos sensibles.

2 las medidas comunes para cortar la ruta de transmisión de interferencia son las siguientes:

(1) tenga plenamente en cuenta el impacto de la fuente de alimentación en el microcontrolador. Si la fuente de alimentación está bien hecha, el problema anti - interferencia de todo el circuito se resolverá en más de la mitad. Muchos microcomputadores de un solo chip son muy sensibles al ruido de la fuente de alimentación, por lo que es necesario agregar circuitos de filtro o reguladores de voltaje a la fuente de alimentación del microcomputador de un solo chip para reducir la interferencia del ruido de la fuente de alimentación en el microcomputador de un solo chip. Por ejemplo, las cuentas magnéticas y los condensadores pueden utilizarse para formar un circuito de filtro en forma de Í. Por supuesto, cuando las condiciones no son altas, se pueden usar 100 resistencias insulares para reemplazar las cuentas magnéticas.

(2) si el puerto de E / S del microcomputador de un solo chip se utiliza para controlar equipos de ruido como el motor, se debe agregar un aislamiento entre el puerto de E / S y la fuente de ruido (añadir un circuito de filtro Í). Para controlar equipos de ruido como los motores, se debe agregar aislamiento entre el puerto de E / S y la fuente de ruido (añadir un circuito de filtro plástico).

(3) preste atención al cableado del Oscilador de cristal. El Oscilador de cristal está lo más cerca posible del pin del microcontrolador, el área del reloj está aislada por tierra y la carcasa del Oscilador de cristal está fundamentada y fija. Esta medida puede resolver muchos problemas difíciles.

(4) dividir razonablemente las placas de circuito, como las señales fuertes y débiles, las señales digitales y analógicas. Mantenga las fuentes de interferencia (como motores, relés) lo más alejadas posible de los componentes sensibles (como microcontroladores).

(5) separar el área digital del área analógica con un cable de tierra, separar el suelo digital del suelo analógico y finalmente conectarlo al suelo de alimentación en un punto. El cableado de los chips A / D y D / a también se basa en este principio, un requisito que los fabricantes tienen en cuenta al asignar la disposición de los pines de los chips A / D y D / A.

(6) los cables de tierra de los chips de un solo chip y los dispositivos de alta potencia deben estar conectados a tierra por separado para reducir la interferencia mutua. Coloque el equipo de alta potencia en el borde de la placa de circuito tanto como sea posible.

(7) el uso de elementos antiinterferencia como cuentas magnéticas, anillos magnéticos, filtros de potencia y blindaje en lugares clave como puertos I / o de mcu, líneas de alimentación y líneas de conexión de placas de circuito puede mejorar significativamente el rendimiento antiinterferencia del circuito.

3 mejorar el rendimiento antiinterferencia de los dispositivos sensibles y mejorar el rendimiento antiinterferencia de los dispositivos sensibles se refiere al método para minimizar la captación de ruido de interferencia lateral de los dispositivos sensibles y recuperarse de situaciones anormales lo antes posible. Las medidas comunes para mejorar el rendimiento antiinterferencia de los equipos sensibles son las siguientes:

(1) minimizar el área del bucle al cableado para reducir el ruido inducido.

(2) al conectar, el cable de alimentación y el cable de tierra deben ser lo más gruesos posible. Además de reducir la caída de tensión, es más importante reducir el ruido de acoplamiento.

(3) para los puertos de E / s ociosos de un solo chip, no flote, debe estar conectado a tierra o conectado a la fuente de alimentación. Sin cambiar la lógica del sistema, los terminales libres de otros IC están conectados a tierra o conectados a la fuente de alimentación.

(4) el uso de circuitos de monitoreo de energía y guardianes de un solo chip como imp809, imp706, imp813, x25043 y x25045 puede mejorar en gran medida el rendimiento antiinterferencia de todo el circuito.

(5) bajo la premisa de que la velocidad puede cumplir con los requisitos, minimice el Oscilador de cristal del chip de computadora de un solo chip y elija un circuito digital de baja velocidad.

(6) los dispositivos IC deben soldarse lo más directamente posible a la placa de circuito, y los enchufes IC deben usarse menos.

Software pcb:

1. acostumbrado a eliminar todos los espacios de código no utilizados como "0", ya que esto equivale a nop, que se puede devolver cuando el programa se ejecuta;

2. añadir algunos nop antes de la instrucción de salto con el mismo propósito que 1. 3. sin watchdog de hardware, se puede utilizar el software para simular watchdog para monitorear el funcionamiento del programa;

4. al procesar el ajuste o configuración de los parámetros del equipo externo, para evitar que el equipo externo cometa errores debido a interferencias, los parámetros se pueden volver a enviar regularmente para que el equipo externo vuelva a la posición correcta lo antes posible;

5. la resistencia a la interferencia de la comunicación puede aumentar los bits de verificación de datos, y se puede adoptar la estrategia de 2 opciones 3 o 3 opciones 5; 6. cuando hay líneas de comunicación, como I + 2c, sistema de tres líneas, etc., en la práctica, encontramos que las líneas de datos, las líneas clk, las líneas inh generalmente se establecen en niveles altos, y su efecto antiinterferencia es mejor que el de establecer en niveles Bajos.

En términos de hardware:

¡1. ¡ el cable de tierra y el cable de alimentación deben ser importantes!

2. desacoplamiento de la línea;

3. separación del suelo digital del suelo modelo;

4. cada componente digital necesita 104 condensadores entre la tierra y la fuente de alimentación;

5. en la aplicación de los relés, especialmente a altas corrientes, para evitar que la interferencia de los contactos de los relés genere chispas en el circuito, se pueden combinar 104 y diodos entre las bobinas de los relés, y 472 condensadores se pueden conectar indirectamente entre los contactos y el inicio normal. ¡¡ el efecto es bueno!

6. para evitar la conversación cruzada de los puertos de E / s, los puertos de E / S se pueden aislar mediante aislamiento de diodos, aislamiento de circuitos de puerta, aislamiento de acoplamiento óptico, aislamiento electromagnético, etc.;

7. por supuesto, la antiinterferencia de las placas multicapa debe ser mejor que la de los paneles individuales, pero el costo es varias veces más alto.