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Blogue PCB - Principe de conception de la carte PCB réduit les interférences électromagnétiques

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Blogue PCB - Principe de conception de la carte PCB réduit les interférences électromagnétiques

Principe de conception de la carte PCB réduit les interférences électromagnétiques

2022-01-12
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Author:pcb

La conception anti - interférence efficace de la carte PCB est un lien clé dans la conception des produits électroniques, qui affecte la fiabilité et la stabilité du fonctionnement du circuit. L'article analyse les principales causes de la présence d'interférences électromagnétiques sur la carte et résume la suppression et la prévention efficaces des interférences électromagnétiques dans la conception de la carte PCB en termes de choix de la carte, de la disposition des composants de la carte, du câblage de l'alimentation et de la mise à la terre et du câblage des lignes de signal. Mesures et principes. Une carte de circuit imprimé est un support pour les éléments de circuit dans les produits électroniques, assurant la connexion électrique entre les éléments de circuit et est un composant essentiel de divers appareils électroniques. Ses performances sont directement liées à la qualité de l’électronique. Avec le développement de la société de l'information et le développement de la technologie électronique, les circuits sont de plus en plus intégrés, les cartes sont de plus en plus petites en taille, la densité des composants sur les cartes est de plus en plus élevée et la vitesse de fonctionnement des produits électroniques est de plus en plus élevée. Les perturbations électromagnétiques causées par elle - même sont donc accentuées par les problèmes de compatibilité. Par conséquent, comment réduire les interférences électromagnétiques des cartes PCB est devenu un point chaud de la technologie électronique d'aujourd'hui. La question de la compatibilité électromagnétique d'une carte est la clé du bon fonctionnement d'un système électronique et affecte la fiabilité et la stabilité d'un circuit ou d'un système. Par conséquent, lors de la conception d'une carte PCB, le problème des interférences électromagnétiques doit être résolu efficacement.

Carte PCB

Les mesures et les principes à prendre en compte dans la conception de la carte PCB pour réduire les interférences électromagnétiques sont résumés pour les causes qui génèrent des interférences électromagnétiques. Causes de la présence d'interférences électromagnétiques sur la carte dans un système électronique à grande vitesse composé d'une alimentation à découpage et d'un microprocesseur, les interférences électromagnétiques de la carte proviennent principalement de sources d'interférences radiofréquences existantes, de composants, 1.1 sources d'interférence RF présentes sur la carte dans le système électronique intelligent à grande vitesse, les sources d'interférence RF sur la carte proviennent principalement du système à microprocesseur, Système d'alimentation et circuit oscillateur. 1) Système à microprocesseur le bruit radiofréquence (RF) d'un microprocesseur est généré à l'intérieur de la puce et couplé à l'extérieur de nombreuses manières possibles. Il existe simultanément sur toutes les entrées, sorties, alimentations et mises à la terre. C'est le bruit potentiel qui fait chaque fil du microprocesseur. Il peut y avoir des problèmes avec les pieds. Le problème est le bruit des broches d'entrée et de sortie (E / s) du microprocesseur. Ces bruits, produits principalement par la commutation d'horloge à l'intérieur de la puce, sont reliés aux câbles internes et externes par des broches d'entrée et de sortie et rayonnent à l'extérieur, se manifestant principalement par des interférences de forme d'onde impulsionnelle de courte durée. 2) Système d'alimentation le système d'alimentation comprend un régulateur d'alimentation et son condensateur de dérivation du côté du régulateur et du microcontrôleur. Ces circuits sont la source de toute l'énergie RF dans le système et fournissent le courant de commutation nécessaire pour les circuits séquentiels sur puce. 3) circuit d'oscillateur le circuit d'oscillateur fournit un signal d'horloge rapide au système et, dans un système numérique, comme le tampon de sortie de l'oscillateur est numérique, des harmoniques sont générées sur le côté de la sortie lors de la conversion d'une onde sinusoïdale en onde carrée. Tout bruit généré par un fonctionnement interne, tel qu'un tampon d'horloge, apparaît à la sortie et se propage par couplage d'éléments. 1.2 autres causes d'interférences électromagnétiques 1) Les éléments SMD et les éléments traversants les dispositifs SMD gèrent mieux l'énergie RF que les puces à fil, car ils ont une réactance inductive plus faible et un placement plus serré des éléments. Typiquement, la capacité de la sonde d'un élément traversant oscillera spontanément (passant de Capacitive à inductive) à environ 80 MHz. Par conséquent, le bruit au - dessus de 80 MHz doit être contrôlé et de nombreux problèmes graves doivent être pris en compte si des éléments traversants sont utilisés dans la conception. 2) Chaque transition de bord d'un circuit de base d'un microprocesseur à une autre puce est une impulsion de courant circulant de la broche de masse de La puce réceptrice à la puce réceptrice, On revient ensuite à la broche de masse du microprocesseur par le fil de masse, formant ainsi un circuit de base. Une telle boucle existe n'importe où dans le circuit et toute tension de bruit et le courant qui l'accompagne sont renvoyés par le chemin d'impédance à l'endroit où ils ont été produits, ce qui a un impact. La boucle peut être une ligne de signal et son chemin de boucle, une dérivation entre l'alimentation et la masse, un oscillateur à cristal et un pilote à l'intérieur du microprocesseur, ou une boucle d'un régulateur de tension de l'alimentation à un condensateur de dérivation. Plus la surface géométrique de la boucle est grande, plus le rayonnement est intense, de sorte que nous pouvons atténuer la propagation du bruit en contrôlant la forme et l'impédance de la voie de retour. 3) bruit de mode différentiel et de mode commun le bruit de mode différentiel est le bruit généré lorsque le signal arrive à la puce de réception par la ligne, puis revient le long de la ligne de retour. Il y a une tension différentielle entre les deux lignes, qui est le bruit que chaque signal doit produire pour remplir sa fonction. L'intensité du champ électrique généré par ce bruit est directement proportionnelle à la fréquence, à l'amplitude du courant et au carré de la surface de la boucle de courant, et inversement proportionnelle à la distance du point d'observation à la source de bruit. Le moyen de réduire le rayonnement en mode différentiel est donc de réduire la fréquence de fonctionnement du circuit, de réduire la surface de la boucle de signal ou de réduire l'intensité du courant de signal. En pratique, une méthode efficace consiste à contrôler la surface de la boucle de signal. Le bruit de mode commun est le bruit causé par l'impédance partagée entre la ligne de signal et la ligne de retour, tandis que la tension se propage simultanément le long de la ligne de signal et de la ligne de régression, sans tension différentielle entre les deux. Le bruit d'impédance de mode commun est une source de bruit commune dans la plupart des systèmes à microprocesseur. L'intensité du champ électrique généré par ce bruit est directement proportionnelle à l'amplitude de la fréquence, à l'amplitude du courant et à la longueur du câble, et inversement proportionnelle à la distance du point d'observation à la source de bruit. Les moyens de réduire le rayonnement de mode commun sont: réduire l'impédance de la ligne de masse, raccourcir la longueur de la ligne et utiliser une Self de mode commun. Principe de conception de la carte PCB avec le développement de la technologie électronique, le degré d'intégration de la carte et la fréquence du signal sont de plus en plus élevés, ce qui entraînera inévitablement des interférences électromagnétiques. Par conséquent, les principes suivants doivent être respectés lors de la conception d'une carte PCB pour contrôler les interférences électromagnétiques de la carte dans une certaine plage. Il peut répondre aux exigences et aux normes de conception et améliorer la performance globale du circuit. 2.1 choix de la carte la première priorité de la conception de la carte PCB est de choisir correctement la taille de la carte. En cas de surdimensionnement, la valeur de l'impédance de la ligne augmente et la résistance aux interférences diminue en raison de connexions trop longues entre les éléments. L'agencement dense des équipements n'est pas favorable à la dissipation thermique, et


2.2 disposition des composants de la carte de circuit imprimé après avoir dimensionné la carte de circuit imprimé, l'emplacement des composants spéciaux doit d'abord être déterminé et tous les composants du circuit doivent être disposés en blocs en fonction des unités fonctionnelles du circuit. L'unité de circuit numérique, l'unité de circuit analogique et l'unité de circuit d'alimentation doivent être séparées, de même que l'unité de circuit haute fréquence et l'unité de circuit basse fréquence. Les principes communs de disposition de la carte sont les suivants. 1) Principes pour déterminer la position des éléments spéciaux: 1. L'élément chauffant doit être placé dans un endroit propice à la dissipation de chaleur, tel que le bord de la carte PCB, et à l'écart de la puce du microprocesseur; 2. Les éléments spéciaux à haute fréquence doivent être placés côte à côte pour raccourcir la connexion entre eux; 3. Les composants sensibles doivent être éloignés des sources de bruit telles que le générateur d'horloge, l'oscillateur, etc.; 4. La disposition des éléments réglables tels que les potentiomètres, les inductances réglables, les condensateurs variables, les interrupteurs à touches doit être conforme aux exigences de la structure de la machine entière, ce qui facilite l'ajustement; 5, les composants de plus grande masse doivent être fixés par un support; 6. Le filtre EMI doit être placé à proximité de la source EMI. 2) Principe de la disposition des composants parapluie du circuit selon les unités fonctionnelles du circuit: 1. Chaque circuit fonctionnel doit déterminer la position correspondante en fonction du flux de signaux entre eux pour faciliter le câblage; 2. Chaque circuit fonctionnel doit d'abord déterminer l'emplacement des composants et placer les autres composants autour des composants afin de raccourcir autant que possible les connexions entre les composants; 3. Pour les circuits haute fréquence, les paramètres de distribution entre les éléments doivent être pris en compte; 4. Les éléments placés sur le bord de la carte ne doivent pas être à moins de 2 mm du bord de la carte. Les convertisseurs DC / DC, les tubes de commutation et les redresseurs doivent être placés le plus près possible du transformateur afin de réduire le rayonnement extérieur; 6. L'élément de régulation de tension et le condensateur de filtrage doivent être placés près de la diode de redressement. 2.3 principe de câblage de l'alimentation et de la mise à la terre le câblage de l'alimentation et de la mise à la terre de la carte PCB est - il raisonnable de réduire les interférences électromagnétiques de l'ensemble de la carte. La conception des cordons d'alimentation et des fils de terre est un problème non négligeable dans les cartes PCB et est souvent une conception difficile. La conception doit suivre les principes suivants. 1) Conseils de câblage pour l'alimentation et la mise à la terre le câblage sur le PCB est caractérisé par des paramètres de distribution tels que l'impédance, la tolérance et la sensibilité. Afin de réduire l'impact des paramètres de distribution du câblage de la carte PCB sur les systèmes électroniques à grande vitesse, les principes de câblage de l'alimentation et de la terre sont les suivants: 1. Augmenter l'espacement des traces pour réduire la diaphonie du couplage capacitif; 2. Les lignes d'alimentation et de mise à la terre doivent être câblées en parallèle pour permettre à la capacité de distribution d'atteindre; 3. Selon la taille du courant porteur, essayez d'augmenter la largeur de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre et de réduire la résistance de la boucle, tout en faisant coïncider la direction de la ligne d'alimentation et de la ligne de terre dans chaque circuit fonctionnel avec la direction de transmission du signal, ce qui contribuera à améliorer les performances. Capacité anti - interférence; 4. L'alimentation et la mise à la terre doivent être câblées directement au - dessus l'une de l'autre, ce qui réduit la sensibilité et rend la zone de boucle plus grande, et essayez de placer le fil de terre sous le cordon d'alimentation; 5. Plus le fil de terre est épais, mieux c'est, la largeur du fil de terre général n'est pas inférieure à 3 mm; 6, la ligne de terre forme une boucle fermée, réduit la différence de potentiel sur la ligne de terre et améliore la capacité anti - interférence; 7. Dans la conception de câblage de la carte multicouche, l'une des couches peut servir de « plan de masse complet», peut réduire l'impédance de mise à la terre tout en jouant un rôle de blindage. 2) Conseils de mise à la terre pour chaque circuit fonctionnel la carte PCB est divisée en un point de mise à la terre unique et plusieurs points de mise à la terre. La mise à la terre à point unique est divisée en une mise à la terre en série à point unique et une mise à la terre en parallèle à point unique par forme de connexion. En raison de la longueur différente de chaque ligne de mise à la terre, de l'impédance de mise à la terre différente de chaque circuit et de la performance de compatibilité électromagnétique réduite, la mise à la terre en série à point unique est souvent adoptée comme mise à la terre de protection. Chaque boucle avec un seul point de mise à la terre parallèle a sa propre ligne de terre, de sorte qu'il y a moins d'interférences mutuelles, mais peut prolonger la ligne de terre et augmenter l'impédance de la terre. Il est généralement utilisé pour la mise à la terre du signal, la mise à la terre analogique et la mise à la terre de l'alimentation. La mise à la terre multipoint signifie que chaque circuit a un point de mise à la terre, comme illustré sur la figure 5. La mise à la terre multipoint est généralement utilisée dans les circuits haute fréquence, avec une ligne de terre courte et une petite valeur d'impédance de terre, ce qui réduit l'interférence du signal haute fréquence. Pour réduire les interférences causées par la mise à la terre, la mise à la terre doit également répondre à certaines exigences: 1. La ligne de mise à la terre doit être aussi courte que possible et le sol doit être grand; 2. Évitez les boucles de mise à la terre inutiles et réduisez la tension d'interférence de la mise à la terre commune; 3. Le principe de mise à la terre est d'utiliser différentes méthodes de mise à la terre pour différents signaux, toutes les mises à la terre ne peuvent pas être prises au même endroit de mise à la terre; 4. Lors de la conception d'une carte PCB multicouche, la couche d'alimentation et la couche de terre doivent être placées dans les couches adjacentes autant que possible afin de créer une capacité entre les couches dans le circuit et de générer des ondes électromagnétiques dans le circuit