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Blog de PCB - Principios de diseño de placas de PCB para reducir la interferencia electromagnética

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Principios de diseño de placas de PCB para reducir la interferencia electromagnética

2022-01-12
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Author:pcb

El diseño antiinterferencia efectivo de la placa de circuito impreso es un eslabón clave en el diseño de productos electrónicos, que afecta la fiabilidad y estabilidad del trabajo del circuito. El artículo analiza las principales causas de la interferencia electromagnética en la placa de circuito y resume la supresión efectiva y la prevención de la interferencia electromagnética en el diseño de la placa de circuito desde los aspectos de la selección de la placa de circuito, el diseño de los componentes de la placa de circuito, el cableado de la fuente de alimentación y La puesta a tierra, y el cableado de la línea de señal. Medidas y principios. La placa de circuito impreso es el portador de los componentes de circuito en los productos electrónicos, proporciona la conexión eléctrica entre los componentes de circuito y es el componente básico de varios equipos electrónicos. Su rendimiento está directamente relacionado con la calidad de los dispositivos electrónicos. Con el desarrollo de la sociedad de la información y el desarrollo de la tecnología electrónica, la integración de los circuitos es cada vez mayor, el tamaño de las placas de circuito es cada vez menor, la densidad de los dispositivos en las placas de circuito es cada vez mayor y la velocidad de funcionamiento de los productos electrónicos es cada vez mayor. Por lo tanto, los problemas de interferencia electromagnética y compatibilidad causados por ellos mismos son más prominentes. Por lo tanto, cómo reducir la interferencia electromagnética de los paneles de PCB se ha convertido en un punto caliente de la tecnología electrónica actual. El problema de la compatibilidad electromagnética de la placa de circuito es la clave para el funcionamiento normal del sistema electrónico, que afecta la fiabilidad y estabilidad del circuito o sistema. Por lo tanto, al diseñar el tablero de pcb, el problema de la interferencia electromagnética debe resolverse eficazmente.

Tablero de PCB

En vista de las causas de la interferencia electromagnética, se resumen las medidas y principios para reducir la interferencia electromagnética que deben tenerse en cuenta en el diseño de la placa de pcb. La razón de la interferencia electromagnética en la placa de circuito es que en un sistema electrónico de alta velocidad compuesto por una fuente de alimentación de conmutación y un procesador, la interferencia electromagnética de la placa de circuito proviene principalmente de las fuentes de interferencia de radiofrecuencia existentes, componentes, 1.1 las fuentes de interferencia de radiofrecuencia existentes en la placa de circuito están en el sistema electrónico inteligente de alta velocidad, y las fuentes de interferencia de radiofrecuencia en la placa de circuito provienen principalmente del sistema de microprocesadores. Sistemas de alimentación y circuitos osciladores. 1) el ruido de radiofrecuencia (rf) de los microprocesadores del sistema de microprocesadores se produce en el interior del CHIP y se acopla al exterior de muchas maneras posibles diferentes. Existe simultáneamente en todas las entradas, salidas, fuentes de alimentación y terminales de tierra. Cada cable del procesador es causado por un ruido potencial. Puede haber un problema con el pie. El problema es el ruido de los pines de entrada y salida (i / o) del procesador. Estos ruidos son generados principalmente por el cambio de reloj dentro del chip, conectado y radiado a los cables internos y externos a través de los pines de entrada y salida, y se manifiestan principalmente como interferencias de onda de pulso a corto plazo. 2) el sistema de alimentación del sistema de alimentación incluye un regulador de potencia y su condensadores de derivación en El lado del regulador y el microcontrolador. Estos circuitos son la fuente de toda la energía de radiofrecuencia en el sistema y proporcionan la corriente de conmutación necesaria para el circuito cronológico en chip. 3) el circuito Oscilador del circuito Oscilador proporciona al sistema una señal de reloj rápido, en el que, dado que el amortiguador de salida del Oscilador es digital, se generan armónicos en el lado de salida al convertir la onda sinusoidal en onda cuadrada. Cualquier ruido generado por operaciones internas, como los amortiguadores de reloj, aparece en el extremo de salida y se transmite a través del acoplamiento de componentes. 1.2 otras causas de interferencia electromagnética 1) los componentes SMD y los dispositivos SMD a través de agujeros (smd) son mejores para procesar la energía de radiofrecuencia que los chips de plomo, ya que tienen una menor reactancia inductiva y una colocación más estrecha de los componentes. Por lo general, el capacitor de alambre del elemento a través del agujero oscilará autoexcitado a unos 80 MHz (de capacitivo a capacitivo). Por lo tanto, es necesario controlar el ruido por encima de los 80 mhz, y si se utilizan elementos a través del agujero en el diseño, hay que tener en cuenta muchos problemas graves. 2) cada conversión de borde del circuito básico que se transmite desde el microprocesador a otro chip es un pulso de corriente que fluye desde el pin de tierra del Chip receptor hasta el chip receptor, Luego, a través del cable de tierra, se vuelve al pin de tierra del procesador, formando así un circuito básico. Tales circuitos están en todas partes en el circuito, y cualquier tensión acústica y la corriente que la acompaña regresan al lugar donde se producen a través de la ruta de resistencia, lo que tiene un impacto. El retorno puede ser el cable de señal y su ruta de retorno, el desvío entre la fuente de alimentación y el suelo, el Oscilador de cristal y el conductor dentro del procesador, o el retorno del regulador de voltaje de la fuente de alimentación al condensadores de derivación. Cuanto mayor sea el área geométrica del bucle, más fuerte será la radiación, por lo que podemos mitigar la propagación del ruido controlando la forma y la resistencia de la ruta de retorno. 3) el ruido de modo diferencial y modo común se refiere al ruido generado cuando la señal llega al chip receptor a través de la línea y luego regresa a lo largo de la línea de retorno. Hay un voltaje diferencial entre las dos líneas, que es el ruido que debe generar cada señal para realizar su función. La intensidad del campo eléctrico generado por este ruido es proporcional al cuadrado de la frecuencia, el tamaño de la corriente y el área del Circuito de corriente, y es inversamente proporcional a la distancia desde el punto de observación hasta la fuente de ruido. Por lo tanto, la forma de reducir la radiación de modo diferencial es reducir la frecuencia de funcionamiento del circuito, reducir el área del Circuito de señal o reducir la intensidad de la corriente de señal. En la práctica, una forma efectiva es controlar el área del bucle de señal. El ruido de modo común es el ruido causado por la resistencia compartida por la línea de señal y la línea de retorno, mientras que el voltaje se propaga a lo largo de la línea de señal y la línea de retorno al mismo tiempo, sin tensión diferencial entre los dos. El ruido de resistencia de modo común es una fuente de ruido común en la mayoría de los sistemas basados en microprocesadores. La intensidad del campo eléctrico generado por este ruido es proporcional al tamaño de la frecuencia, el tamaño de la corriente y la longitud del cable, y es inversamente proporcional a la distancia del punto de observación a la fuente de ruido. Las formas de reducir la radiación de modo común son: reducir la resistencia del cable de tierra, acortar la longitud de la línea y utilizar un estrangulamiento de modo común. Con el desarrollo de la tecnología electrónica, el grado de integración y la frecuencia de señal de la placa de circuito son cada vez más altos, lo que inevitablemente traerá interferencia electromagnética. Por lo tanto, al diseñar la placa de circuito impreso, se deben seguir los siguientes principios para controlar la interferencia electromagnética de la placa de circuito dentro de un cierto rango. Puede cumplir con los requisitos y estándares de diseño y mejorar el rendimiento general del circuito. la prioridad de la selección de la placa de circuito 2.1 para el diseño de la placa de circuito es seleccionar correctamente el tamaño de la placa de circuito. Si el tamaño es demasiado grande, debido a que la conexión entre los componentes es demasiado larga, el valor de resistencia de la línea aumentará y la capacidad de resistencia a la interferencia disminuirá. La disposición densa del equipo no favorece la disipación de calor y


2.2 La disposición de los componentes de la placa de circuito, después de determinar el tamaño de la placa de circuito impreso, primero determinará la ubicación de los componentes especiales y dividirá todos los componentes del Circuito en bloques de acuerdo con la unidad funcional del circuito. Las unidades de circuito digital, las unidades de circuito analógico y las unidades de circuito de alimentación deben estar separadas, así como las unidades de circuito de alta frecuencia y las unidades de circuito de baja frecuencia. Los principios comunes de diseño de placas de circuito son los siguientes. 1) principios para determinar la ubicación de componentes especiales: 1. El elemento de calefacción debe colocarse en una posición propicia para la disipación de calor, como el borde de la placa de pcb, y mantenerse alejado del chip del procesador; 2. los elementos especiales de alta frecuencia deben colocarse adyacentes para acortar la conexión entre ellos; 3. los componentes sensibles deben mantenerse alejados de fuentes de ruido como generadores de reloj y osciladores; 4. el diseño de los componentes ajustables, como el potenciómetro, el inductor ajustable, el capacitor variable y el interruptor de tecla, debe cumplir con los requisitos de la estructura de toda la máquina para facilitar el ajuste; 5. los componentes de mayor calidad deben fijarse con soportes; 6. los filtros EMI deben colocarse cerca de la fuente emi. 2) el principio de disposición de los elementos paraguas del Circuito de acuerdo con la unidad funcional del circuito: 1. Cada circuito funcional determinará la ubicación correspondiente en función del flujo de señal entre ellos para facilitar el cableado; 2. cada circuito funcional determinará primero la ubicación de los componentes y colocará otros componentes alrededor de los componentes para acortar la conexión entre los componentes en la medida de lo posible; 3. para los circuitos de alta frecuencia, se deben considerar los parámetros de distribución entre los componentes; 4. la distancia entre los componentes colocados en el borde de la placa de circuito y el borde de la placa de circuito no debe ser inferior a 2 mm. Los convertidores DC / dc, los tubos de conmutación y los rectificadores deben colocarse lo más cerca posible del transformador para reducir la radiación externa; 6. los elementos de regulación de tensión y los condensadores de filtro deben colocarse cerca de los diodos rectificadores. 2.3 principio de cableado de la fuente de alimentación y la puesta a tierra. si el cableado de la fuente de alimentación y la puesta a tierra de la placa de PCB es razonable es la clave para reducir la interferencia electromagnética de toda la Placa de circuito. El diseño del cable de alimentación y el cable de tierra es un problema que no se puede ignorar en el tablero de pcb, y generalmente es un diseño difícil. El diseño debe seguir los siguientes principios. 1) el cableado en el PCB de las habilidades de cableado de la fuente de alimentación y la puesta a tierra se caracteriza por parámetros de distribución como resistencia, resistencia capacitiva e inducción. Con el fin de reducir el impacto de los parámetros de distribución del cableado de la placa de PCB en el sistema electrónico de alta velocidad, el principio de cableado de la fuente de alimentación y la puesta a tierra es el siguiente: 1. Aumentar el espaciamiento de los rastros para reducir las conversaciones cruzadas de acoplamiento capacitivo; 2. los cables de alimentación y los cables de tierra deben estar conectados en paralelo para que la capacidad de distribución alcance; 3. en función del tamaño de la carga actual, trate de aumentar el ancho de la línea de alimentación y la línea de tierra, reducir la resistencia del circuito y, al mismo tiempo, alinear la dirección de la línea de alimentación y la línea de tierra en cada circuito funcional con la dirección de transmisión de la señal, lo que ayudará a mejorar el rendimiento. Capacidad antiinterferencia; 4. la fuente de alimentación y la puesta a tierra deben conectarse directamente por encima de los demás, reduciendo así la reactancia y ampliando el área del circuito, y tratando de colocar el cable de tierra debajo de la línea eléctrica; 5. cuanto más grueso sea el cable de tierra, mejor, y el ancho general del cable de tierra no será inferior a 3 mm; 6. el cable de tierra forma un circuito cerrado para reducir la diferencia de potencial en el cable de tierra y mejorar la capacidad de anti - interferencia; 7. en el diseño de cableado de varias capas, una de las capas puede servir como un "plano de tierra completo", que puede reducir la resistencia a la tierra y, al mismo tiempo, desempeñar un papel de blindaje. 2) las habilidades de puesta a tierra de cada circuito funcional, el método de puesta a tierra de cada circuito funcional de la placa de pcb, Se divide en puesta a tierra de un solo punto y puesta a tierra de varios puntos. La puesta a tierra de un solo punto se divide en puesta a tierra de serie de un solo punto y puesta a tierra paralela de un solo punto de acuerdo con la forma de conexión. debido a las diferentes longitudes de cada cable de tierra, la resistencia a la puesta a tierra de cada circuito es diferente y el rendimiento de compatibilidad electromagnética Se reduce, por lo que a menudo se adopta el método de conexión en serie de un solo punto para proteger la puesta a tierra. Cada circuito conectado a tierra en paralelo de un solo punto tiene su propio cable de tierra, por lo que la interferencia mutua es pequeña, pero puede extender el cable de tierra y aumentar la resistencia al suelo. Se utiliza generalmente para la puesta a tierra de señales, la puesta a tierra simulada y la puesta a tierra de fuentes de alimentación. La puesta a tierra multipunto significa que cada circuito tiene un punto a tierra, como se muestra en la figura 5. Los circuitos de alta frecuencia a menudo utilizan tierra multipunto, el cable de tierra es corto y el valor de resistencia a la tierra es pequeño, lo que reduce la interferencia de la señal de alta frecuencia. Para reducir la interferencia causada por la puesta a tierra, la puesta a tierra también debe cumplir ciertos requisitos: 1. El cable de tierra debe ser lo más corto posible y el suelo de tierra debe ser más grande; 2. evitar circuitos de tierra innecesarios y reducir el voltaje de interferencia de la tierra pública; 3. el principio de puesta a tierra es adoptar diferentes métodos de puesta a tierra para diferentes señales, y no se puede llevar toda la puesta a tierra al mismo punto de puesta a tierra; 4. al diseñar una placa de circuito impreso multicapa, la capa de alimentación y la capa de puesta a tierra deben colocarse en la medida de lo posible en capas adyacentes para formar un capacitor entre capas en el circuito y generar ondas electromagnéticas en el circuito.