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Blog de PCB - Tecnología de control EMC / emi en el diseño de placas de PCB

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Tecnología de control EMC / emi en el diseño de placas de PCB

2022-03-01
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Author:pcb

Este artículo presenta la tecnología de control EMI en el diseño de placas de circuito digital pcb. Con la mejora de la integración de los dispositivos de circuitos integrados, la miniaturización gradual de los equipos y la mejora de la velocidad de los dispositivos, los problemas de EMI en los productos electrónicos también son más graves. Desde el punto de vista del diseño EMC / emi del equipo del sistema, tratar los problemas EMC / emi en la etapa de diseño del tablero de PCB del equipo es un medio eficaz y rentable para que el equipo del sistema cumpla con los estándares de compatibilidad electromagnética. Principio de generación y supresión de interferencia electromagnética la fuente de interferencia electromagnética transmite energía al sistema sensible a través de la 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. El daño de la interferencia electromagnética es reducir la calidad de la señal transmitida, causar interferencia o incluso daños al circuito o equipo, de modo que el equipo no pueda cumplir 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: descomponer los indicadores en circuitos de una sola placa y controlarlos por etapas de acuerdo con las especificaciones técnicas EMC / emi pertinentes. El control se realiza a partir de tres elementos del emi, a saber, la fuente de interferencia, la ruta de acoplamiento energético y el sistema sensible, para que el circuito tenga una respuesta de frecuencia plana y garantice el funcionamiento normal y estable del circuito. Comenzando con el diseño frontal del equipo, preste atención al diseño EMC / emi para reducir los costos de diseño.

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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, y la frecuencia del EMI (fknee), también conocida como el ancho de banda de transmisión del emi, es una función del tiempo de subida de la señal, no de la frecuencia de la señal: fknee = 0,35 / TR (en la que tr es el tiempo de subida de la señal del dispositivo). Este tipo de EMI radiante tiene un rango de frecuencia de 30 MHz a unos pocos 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 una antena emisora. Cuando la interferencia electromagnética es muy alta, el circuito a menudo pierde 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 en la 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 propensos a 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 rutas de retorno de baja resistencia. Si es necesario, considere aislar algunas señales clave con un pin de tierra. el diseño de laminación 2.3 aumenta el número de formaciones de tierra y coloca la capa de señal al lado de la formación de tierra, siempre que el costo lo permita, lo que puede reducir la radiación emi. 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: las señales analógicas son vulnerables a la interferencia de las señales digitales, y los circuitos analógicos deben estar separados de los circuitos digitales; 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 huellas de reloj cortas; Se debe tratar de evitar la instalación de circuitos de consumo de energía en la zona central de la placa, teniendo en cuenta los efectos de la disipación de calor y la radiación; El conector debe colocarse en un lado de la placa en la medida de lo posible y mantenerse alejado del Circuito de alta frecuencia; El circuito de entrada / salida está cerca del conector correspondiente, y el capacitor de desacoplamiento está cerca del pin de alimentación correspondiente; 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 zona de División de potencia para reducir efectivamente el impacto de la División plana en el emi; No se divide el plano de retorno (ruta). 2.5 Control de resistencia de alambre: la línea de señal de alta velocidad tiene las características de la línea de transmisión y requiere un control de resistencia para evitar reflejos, sobregolpes y zumbidos de la señal y reducir la radiación emi. clasificar la señal, Y de acuerdo con la intensidad y sensibilidad de la radiación EMI de diferentes señales (señales analógicas, señales de reloj, señales de E / s, autobuses, fuentes de alimentación, etc.), la fuente de interferencia se separa del sistema sensible en la medida de lo posible para reducir el acoplamiento. Controlar estrictamente la longitud del rastro, el número de agujeros, las zonas cruzadas, los terminales, las capas de cableado, las rutas de retorno, etc. el bucle de señal, es decir, el bucle formado por la salida de la señal a la entrada de la señal, es la clave del control EMI en el diseño del tablero de PCB y debe controlarse al cableado. Para comprender el flujo de cada señal clave, la señal clave se dirige 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 por el que la corriente de alta frecuencia fluye a través del sensor, no 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 la corriente y el anillo de 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 de la línea de señal, se puede reducir el área del bucle actual, reduciendo así la energía de radiación del emi. Las señales clave no deben cruzar áreas segmentadas. 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 de los bordes de la placa de circuito. Para las redes de conexión multipunto, se opta por una topología adecuada para reducir la reflexión de la señal y la emisión de emi. 2.6 El procesamiento de la División del plano de la fuente de alimentación para la División de la capa de alimentación, cuando hay una o más fuentes de alimentación en el plano de la fuente de alimentación principal, la continuidad de cada área de alimentación y el ancho suficiente de la lámina de cobre son buenos.