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Blog de PCB - Tecnología de control EMI en el diseño de PCB de circuitos digitales

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Tecnología de control EMI en el diseño de PCB de circuitos digitales

2022-01-21
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Author:pcb

1. principio de generación y supresión de EMI el EMI en el diseño de la placa de circuito impreso es causado por una fuente de interferencia electromagnética, que transfiere energía al sistema sensible a través de una ruta de acoplamiento. Incluye tres formas básicas: conducción a través de cables o puesta a tierra pública, radiación a través del espacio o acoplamiento a través del campo cercano. Los peligros del EMI se manifiestan en la reducción de la calidad de las señales transmitidas, la interferencia o incluso el daño al circuito o equipo, lo que impide que el equipo cumpla con los requisitos de los indicadores técnicos estipulados en las normas de compatibilidad electromagnética. Para frenar el emi, el diseño del EMI de los circuitos digitales debe llevarse a cabo de acuerdo con los siguientes principios: 1.1 descomponer los indicadores en circuitos de una sola placa para el control jerárquico de acuerdo con las especificaciones técnicas EMC / emi pertinentes. 1.2 controlar desde tres elementos del emi: fuente de interferencia, ruta de acoplamiento energético y sistema sensible. Deje que el circuito tenga una respuesta de frecuencia plana para garantizar el funcionamiento normal y estable del circuito. 1.3 comience con el diseño frontal del equipo, preste atención al diseño EMC / emi y reduzca los costos de diseño.

Placa de circuito impreso

2. la tecnología de control EMI de la placa de circuito digital PCB debe analizar problemas específicos al manejar diversas formas de emi. En el diseño de la placa de circuito impreso del circuito digital, el control EMI se puede realizar desde los siguientes aspectos. en el diseño EMI de la selección del dispositivo 2.1, lo primero que hay que tener en cuenta es la velocidad del dispositivo seleccionado. Cualquier circuito que reemplace un dispositivo con un tiempo de subida de 2,5 NS por un dispositivo con un tiempo de subida de 5 NS multiplicará el EMI aproximadamente por cuatro. La intensidad de radiación del EMI es proporcional al cuadrado de la frecuencia, también conocida como el ancho de banda de emisión del emi, que es una función del tiempo de subida de la señal, no de la frecuencia de la señal: fknee = 0,35 / ter (en el que ter es el tiempo de subida de la señal del dispositivo). Este tipo de EMI radiante tiene un rango de frecuencia de 30 MHz a varios GHz y, en esta banda, la longitud de onda es muy corta, incluso un cableado muy corto en la placa de circuito puede convertirse en antena emisora. Cuando el EMI es alto, el circuito puede perder fácilmente su funcionamiento normal. Por lo tanto, en la selección de dispositivos, bajo la premisa de garantizar los requisitos de rendimiento del circuito, se debe utilizar un chip de baja velocidad en la medida de lo posible y un circuito de conducción / recepción adecuado. Además, debido a que los pines de plomo del dispositivo tienen inductores parasitarios y condensadores parasitarios, en el diseño de alta velocidad, el impacto de la forma de encapsulamiento del dispositivo en la señal no puede ser ignorado, ya que también es un factor importante para la generación de radiación emi. Por lo general, los parámetros parasitarios de los dispositivos SMD son menores que los de los dispositivos plug - in, y los parámetros parasitarios de los envases bga también son menores que los de los envases qfps. la selección de conectores 2.2 y la definición de conectores para terminales de señal son eslabones clave en la transmisión de señal de alta velocidad y eslabones débiles que son propensos a generar emi. En el diseño terminal del conector, se pueden colocar más pines de tierra para reducir la distancia entre la señal y el suelo, reducir el área efectiva del bucle de señal que genera radiación en el conector y proporcionar una ruta de retorno de baja resistencia. Si es necesario, considere aislar algunas señales clave con un pin de tierra. el diseño de laminación 2.3 puede reducir la radiación EMI aumentando el número de formaciones de tierra y colocando las capas de señal al lado de las formaciones de tierra si el costo lo permite. Para las placas de PCB de alta velocidad, la fuente de alimentación y el plano de tierra están estrechamente acoplados para reducir la resistencia de la fuente de alimentación, reduciendo así el emi. 2.4 El diseño se basa en la corriente de la señal, y un diseño razonable puede reducir la interferencia entre las señales. El diseño correcto es la clave para controlar el emi. Los principios básicos del diseño son: (1) las señales analógicas son vulnerables a la interferencia de las señales digitales, y los circuitos analógicos deben separarse de los circuitos digitales; (2) las líneas de reloj son la principal fuente de interferencia y radiación, por lo que deben mantenerse alejadas de los circuitos sensibles y mantener las líneas de reloj cortas; (3) en la zona central de la placa, se debe tratar de evitar el uso de circuitos de alta corriente y alto consumo de energía, teniendo en cuenta los efectos de la disipación de calor y la radiación; (4) el conector debe colocarse en un lado de la placa en la medida de lo posible y mantenerse alejado del Circuito de alta frecuencia; (5) el circuito de entrada / salida está cerca del conector correspondiente, y el capacitor de desacoplamiento está cerca del pin de alimentación correspondiente; (6) teniendo plenamente en cuenta la viabilidad del diseño de División de potencia, los dispositivos de potencia múltiple deben colocarse a través de los límites de la región de División de potencia para reducir efectivamente el impacto de la División plana en el emi; (7) el plano de retorno (camino) no está dividido. 2.5 cableado (1) control de resistencia: las líneas de señal de alta velocidad mostrarán las características de las líneas de transmisión y requerirán un control de resistencia para evitar reflejos de señal, sobreimpactos y sonajeros, y reducir la radiación emi. (2) clasificar las señales, separando la fuente de interferencia del sistema sensible en la medida de lo posible de acuerdo con la intensidad y sensibilidad de la radiación EMI de las diferentes señales (señales analógicas, señales de reloj, señales de E / s, autobuses, fuentes de alimentación, etc.) para reducir el acoplamiento. (3) controlar estrictamente la longitud del rastro, el número de agujeros, la División cruzada, el terminal, la capa de cableado, la ruta de retorno, etc. de la señal del reloj (especialmente la señal del reloj de alta velocidad). (4) el circuito de señal, es decir, el circuito formado por la salida de la señal a la entrada de la señal, es la clave del control EMI en el diseño de PCB y debe controlarse al cableado. Para conocer el flujo de cada señal clave, desvíe la señal clave a una posición cercana a la ruta de retorno para garantizar su área de bucle. Para señales de baja frecuencia, el camino por el que la corriente fluye a través de la resistencia; Para las señales de alta frecuencia, el camino que hace que la corriente de alta frecuencia fluya a través del sensor, no el camino de la resistencia. Para la radiación de modo diferencial, la intensidad de la radiación EMI (e) es proporcional al cuadrado del área y la frecuencia de los circuitos de corriente y corriente. (donde I es la corriente, a es el área del bucle, F es la frecuencia, R es la distancia al Centro del bucle, k es la constante.) por lo tanto, cuando la ruta de retorno del inductor está justo debajo del conductor de la señal, se puede reducir el área del bucle actual, reduciendo así la energía de radiación del emi. Las señales clave no deben cruzar la zona del segmento. Los rastros de señal diferencial de alta velocidad deben acoplarse lo más estrechamente posible. Asegúrese de que la línea de banda, la línea de MICROSTRIP y su plano de referencia cumplan con los requisitos. Los cables de los condensadores de desacoplamiento deben ser cortos y anchos. Todos los rastros de señal deben mantenerse lo más alejados posible del borde de la placa de circuito. Para las redes de conexión multipunto, elija la topología adecuada para reducir la reflexión de la señal y reducir la emisión de emi. 2.6 procesamiento dividido del plano de alimentación (1) División de la capa de alimentación que garantiza la continuidad de cada área de alimentación cuando hay una o más subenerías en el plano de alimentación principal