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Blog de PCB - Diseño antiinterferencia de placas impresas digitales de alta velocidad para trenes

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Diseño antiinterferencia de placas impresas digitales de alta velocidad para trenes

2022-03-10
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Author:pcb

Se aclaran en detalle los problemas a los que se debe prestar atención en el diseño de placas de circuito impreso digital de alta velocidad, así como los aspectos en los que los circuitos digitales de alta velocidad pueden afectar en el sistema a bordo del tren y las razones de estos efectos. Deberían adoptarse varios métodos. La práctica ha demostrado que los circuitos diseñados con estos métodos pueden mejorar en gran medida el rendimiento antiinterferencia del producto. Con el desarrollo continuo de la Ciencia y la tecnología, los trenes también se están desarrollando a alta velocidad, y los circuitos digitales de alta velocidad se utilizan gradualmente en el sistema de vehículos de los trenes. Hay muchas fuentes de interferencia en el tren, incluyendo interferencias electromagnéticas generadas por varios transformadores, ventiladores, pantógrafos, compresores de aire, etc., que afectan el funcionamiento normal de los circuitos digitales de alta velocidad en el tren. Además, para garantizar la comodidad del entorno de viaje y el entorno de trabajo, el automóvil también está equipado con varios equipos eléctricos, como aire acondicionado, calentadores eléctricos y ventiladores, que también generan radiación electromagnética externa, lo que afecta el funcionamiento normal de los circuitos digitales de alta velocidad. Por lo tanto, en un entorno tan complejo en el tren, cómo garantizar la fiabilidad de las señales digitales de alta velocidad se volverá particularmente importante. Si estos problemas no se manejan bien, causarán una variedad de situaciones, como distorsión de la señal, error de tiempo e inestabilidad del sistema, lo que traerá pérdidas incalculables. Para garantizar el funcionamiento normal de los sistemas de comunicación y control del tren, el diseño antiinterferencia del equipo es tan importante como el diseño funcional. Al principio del diseño, se debe considerar la supresión de la interferencia de los circuitos digitales, de lo contrario es difícil cumplir con los requisitos anti - interferencia de los circuitos digitales de alta velocidad. Por lo tanto, es necesario mejorar la capacidad antiinterferencia de las placas de circuito digitales, reducir la radiación de los circuitos y evitar medidas correctivas contra la interferencia de las placas de circuito después de la finalización del diseño.

Placa de circuito impreso

1. hay tres formas básicas de formación de interferencia: fuente de interferencia, ruta de acoplamiento y fuente sensible. 1.1 La interferencia en la placa de circuito de la ruta de acoplamiento de interferencia de la placa de circuito impreso incluye principalmente la interferencia de modo común y la interferencia de modo diferencial. La interferencia de modo diferencial es producida por el circuito de señal, y la interferencia de modo común es producida por la corriente de modo común en el cable. Para una placa de circuito impreso, se refiere principalmente a su interferencia de modo diferencial, ya que su rango de frecuencia de interferencia de modo diferencial es toda la banda ocupada por la señal del circuito. Diversas interferencias que afectan el funcionamiento normal del sistema. El principal método para reducir la interferencia de modo diferencial es minimizar la longitud del rastro y reducir el área del bucle de señal durante el cableado. 1.2 El método de generación de la fuente de interferencia en el tablero de PCB se debe principalmente a la frecuencia de ruido inherente de la propia fuente de alimentación y a las diversas variaciones de di / DT y du / DT externos. Circuitos eléctricos. Diversas cargas capacitivas e inductoras en la línea, por lo que cuando la señal salta, se producen picos que forman ruido, que se transmiten a lo largo del circuito a través del Circuito de corriente de cada circuito, por lo que el ruido inherente de la propia fuente de alimentación y todo tipo de ruido causado por la conversión digital de alta velocidad. El desacoplamiento y el filtrado son los mejores métodos para inhibir el ruido generado por el propio circuito o varios tipos de señales repentinas. 1.3 Las fuentes sensibles de las señales digitales de alta velocidad de las fuentes sensibles en el tablero de PCB se refieren principalmente a objetos vulnerables a interferencias externas, como: convertidores A / d, D / a, controladores lógicos, microcontroladores, osciladores de cristal, IC digital, La estabilidad de estos dispositivos está directamente relacionada con la estabilidad y precisión del funcionamiento del sistema de placas de circuito. Por lo tanto, es necesario proteger adecuadamente estas fuentes sensibles y mejorar su capacidad de resistencia a las interferencias. La principal forma de mejorar la medida antiinterferencia de la placa de PCB 2.1 para reducir el acoplamiento del Circuito de acoplamiento es reducir el área del Circuito de señal, incluyendo el suelo, la fuente de alimentación, Se debe resolver principalmente la fuente de señal sensible y el borde de la placa de circuito. 1) reducir la resistencia de la línea de tierra del Circuito de acoplamiento de la línea de tierra y la fuente de alimentación es la principal causa del ruido de la línea de tierra en la placa de circuito, por lo que se debe minimizar la resistencia de la línea de tierra, que se puede utilizar para fundamentar el suelo o la red. En el caso de las placas de circuito digital de alta velocidad, se utilizarán varias capas para reducir el área del anillo, la capa intermedia se utilizará como fuente de alimentación o formación de conexión, y la distancia entre la capa adyacente a la fuente de alimentación y el suelo debe ser lo más pequeña posible; Deje que cada capa de señal tenga su puesta a tierra correspondiente. el área del anillo formado por la línea de señal y su circuito de puesta a tierra debe ser lo más pequeña posible. Cuanto menor sea la zona del anillo, menor será la interferencia externa. Dada esta característica, al dividir el plano de puesta a tierra, se debe considerar la distribución del plano de puesta a tierra y los rastros de señal importantes para evitar problemas causados por ranuras en el plano de puesta a tierra, entre otros, y el cable de señal no puede pasar por la zona de separación entre el plano de puesta a tierra y el plano de alimentación para evitar la formación de grandes retornos de puesta a tierra. Al mismo tiempo, la capa de alimentación debe reducirse de la formación de tierra a unos 3 mm, lo que puede inhibir más del 70% de la interferencia de la fuente de alimentación. 2) reducir el circuito de acoplamiento de la señal de la fuente sensible para señales sensibles como las señales cíclicas, como las señales de reloj, las señales analógicas y las señales de orden bajo del bus de dirección, con una fuerte interferencia, Esta es también la clave para diseñar circuitos digitales de alta velocidad. El cableado de las señales clave en la placa de impresión debe seguir el principio de alto a bajo (método de clasificación: alto a bajo: señal analógica - señal de reinicio - señal de reloj i2c - señal de lectura y escritura - alta velocidad, señal de radiofrecuencia - bus de datos - bus de dirección); El cableado de señales clave debe profundizar en la capa interior tanto como sea posible; Y se debe filtrar en paralelo con un pequeño capacitor; La capa de señal puede ser enrutada solo en paralelo a través de dos capas separadas por el plano de tierra; La línea de señal debe ser lo más corta posible; Los componentes de conexión de alta frecuencia en la placa de impresión deben estar lo más cerca posible del rastro para reducir los parámetros de distribución y la interferencia electromagnética de las señales de alta frecuencia. Mejorar así la capacidad antiinterferencia de la fuente de señal sensible. 3) reducir el circuito de acoplamiento del borde de la placa de circuito. si el procesamiento del borde de la placa de circuito impreso es razonable determina si la interferencia externa de la señal se puede suprimir de manera más efectiva. Para evitar que los circuitos digitales de alta velocidad interfieran con el exterior a través de los bordes de la placa de circuito, su posición de cableado debe controlarse estrictamente y debe estar lo más cerca posible del Interior de la placa de circuito impreso. Las líneas de señalización con interferencia fuerte, como Alta frecuencia, no deben llegar al borde de la placa para evitar la falta de los circuitos de acoplamiento a tierra correspondientes, lo que provoca fugas de interferencia externa de la señal. 2.2 La supresión de las fuentes de interferencia suprime las fuentes de interferencia para minimizar los efectos de las fuentes de interferencia du / DT y di / dt. La reducción du / DT de la fuente de interferencia se logra principalmente conectando condensadores en paralelo en ambos extremos de la fuente de interferencia y aumentando el desacoplamiento y el filtrado. La reducción de di / DT de la fuente de interferencia se logra principalmente a través de los siguientes métodos