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Blogue PCB - Conception de compatibilité électromagnétique de la carte PCB au traitement logiciel

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Blogue PCB - Conception de compatibilité électromagnétique de la carte PCB au traitement logiciel

Conception de compatibilité électromagnétique de la carte PCB au traitement logiciel

2022-01-19
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Author:pcb

De la conception d'une carte PCB à puce unique au traitement du logiciel, il s'agit d'un traitement qui introduit la compatibilité électromagnétique. Facteurs influençant la tension emc1.1: une tension d'alimentation plus élevée signifie une amplitude de tension plus élevée et plus d'émissions, tandis qu'une tension d'alimentation plus faible affecte la sensibilité. Dans les systèmes à microcontrôleur haute fréquence, des pics de courant sont générés lorsque le dispositif est commuté; Dans les systèmes analogiques, des pics de courant se produisent lorsque le courant de charge varie. 1.3 mise à la terre: de tous les problèmes Cem, le principal est causé par une mauvaise mise à la terre. Il existe trois méthodes de mise à la terre du signal: un point de mise à la terre unique, plusieurs points de mise à la terre et une mise à la terre hybride. Lorsque la fréquence est inférieure à 1 MHz, le mode de mise à la terre à point unique peut être utilisé, mais pas pour les hautes fréquences; Dans les applications à haute fréquence, la mise à la terre multipoint est utilisée. La mise à la terre hybride est une mise à la terre à point unique à basse fréquence et une mise à la terre multipoint à haute fréquence. La disposition des lignes de mise à la terre est essentielle et les circuits de mise à la terre des circuits numériques à haute fréquence et des circuits analogiques à bas niveau ne peuvent pas être mélangés autant que possible.1.4 conception de la carte PCB: un câblage correct de la carte de circuit imprimé (PCB) est essentiel pour éviter l'emi.1.5 découplage de l'alimentation: lorsque l'appareil est commuté, un courant transitoire est généré sur la ligne d'alimentation, Et ces courants transitoires doivent être atténués et filtrés. Un courant transitoire provenant d'une source haute di / DT provoque une tension "émise" par la masse et les traces, tandis qu'un courant haute di / DT produit un courant haute fréquence massif qui excite le composant et rayonne le câble. Les variations du courant et de l'inductance à travers le fil peuvent provoquer une chute de tension, qui peut être causée par une diminution de l'inductance ou une variation du courant au fil du temps.

Carte PCB

II. Méthodes de traitement du matériel pour la mesure des interférences 2.1 conception de la compatibilité électromagnétique des cartes de circuits imprimés les cartes de circuits imprimés sont le support des éléments de circuit dans un système de machine à puce unique, qui assure la connexion électrique entre les éléments de circuit et les dispositifs. Avec le développement rapide de la technologie électronique, la densité des cartes PCB est de plus en plus élevée. La qualité de la conception de la carte PCB a une grande influence sur la compatibilité électromagnétique des systèmes monopuce. La pratique a prouvé que même si le schéma de circuit est correctement conçu et que la carte de circuit imprimé est mal conçue, cela peut nuire à la fiabilité du système de machine à puce unique. Par example, si deux fines lignes parallèles sur une carte de circuit imprimé sont très rapprochées, un retard apparaîtra sur la forme d'onde du signal et le bruit réfléchi à l'extrémité de la ligne de transmission. Par conséquent, lors de la conception d'une carte de circuit imprimé, il convient de prendre soin d'utiliser la bonne méthode, de respecter les principes généraux de conception de la carte PCB et de répondre aux exigences de conception anti - interférence. Pour obtenir les performances d'un circuit électronique, la disposition des éléments et la disposition des fils sont très importantes.

2.2 compatibilité électromagnétique des entrées / sorties conçu dans un système à puce unique, l'entrée / sortie est également le fil conducteur de la source d'interférence et la source de captage qui reçoit les signaux d'interférence RF. Nous prenons généralement des mesures efficaces lors de la conception: (1) en utilisant les circuits de réjection de mode commun / différentiel nécessaires et en prenant certaines mesures de filtrage et de blindage anti - électromagnétique pour réduire les interférences. (2) prendre, dans la mesure du possible, diverses mesures d'isolation (par exemple, isolation photoélectrique ou magnétoélectrique) pour bloquer la propagation des interférences.

2.3 conception du circuit de Réinitialisation de la machine à puce unique dans le système de la machine à puce unique, le système de chien de garde joue un rôle particulièrement important dans le fonctionnement de la machine à puce entière. Comme il n'est pas possible d'isoler ou d'éliminer toutes les sources d'interférence, les mesures de traitement du système de Réinitialisation combinées au logiciel deviennent un obstacle à une défense efficace de correction d'erreur une fois que le Programme d'interférence CPU fonctionne correctement. Il existe deux types de systèmes de Réinitialisation couramment utilisés: (1) Système de Réinitialisation externe. Le circuit externe "Watch Dog" peut être conçu par vous - même ou construit avec une puce "Watch" spécialisée. Cependant, ils ont leurs propres avantages et inconvénients. La plupart des puces dédiées "Watch Dog" ne peuvent pas répondre aux signaux "feed the dog" à basse fréquence, mais peuvent répondre aux signaux "feed the dog" à haute fréquence, ce qui permet de générer des signaux "feed the dog" à basse fréquence. Aucune action de Réinitialisation ne se produit sous le signal haute fréquence "nourrir le chien". De cette façon, si le système de programme est coincé dans une boucle infinie qui se trouve avoir un signal "nourrir le chien", alors le circuit de Réinitialisation ne peut pas le faire. Cependant, nous pouvons concevoir un système avec un circuit passe - bande "nourrir le chien" et d'autres circuits de Réinitialisation, qui est un système de surveillance externe très efficace. (2) de nos jours, de plus en plus de machines à puce unique ont leur propre système de Réinitialisation sur puce, de sorte que les utilisateurs peuvent facilement utiliser leur minuterie de Réinitialisation interne. Cependant, les instructions de Réinitialisation sont trop simples pour certains modèles de monopuces. De cette façon, une instruction « nourrir le chien» comme la boucle infinie ci - dessus apparaît également, ce qui lui fait perdre sa fonction de surveillance. Certaines machines monopuce ont de meilleures instructions de Réinitialisation sur puce. En règle générale, ils convertissent le signal « nourrir le chien» en plusieurs instructions dans un format fixe et les exécutent dans l'ordre. Si une certaine erreur se produit, l'Opération "nourrir le chien" n'est pas efficace, ce qui améliore considérablement la fiabilité du circuit de Réinitialisation.

2.4 oscillateurs la plupart des microcontrôleurs ont un circuit oscillateur couplé à un résonateur externe en cristal ou en céramique. Sur une carte PCB, il est nécessaire que les conducteurs des condensateurs externes, des cristaux ou des résonateurs en céramique soient aussi courts que possible. Les oscillateurs RC sont potentiellement sensibles aux signaux parasites et peuvent générer des cycles d'horloge très courts, d'où le choix d'un résonateur à cristal ou en céramique. En outre, le boîtier du cristal de quartz doit être mis à la terre.

2.5 Mesures de protection contre la foudre le système de machine à puce unique utilisé à l'extérieur ou les lignes d'alimentation, les lignes de signal introduites à l'intérieur de l'extérieur doivent être considérées pour empêcher la foudre du système. Les dispositifs de protection contre la foudre couramment utilisés sont: tube à décharge de gaz, TVS, etc. le tube à décharge de gaz se réfère à lorsque la tension d'alimentation est supérieure à une certaine valeur, généralement quelques dizaines ou quelques centaines de volts, le gaz tombe en panne et se décharge, les fortes impulsions sur la ligne d'alimentation sont dirigées vers le sol. Le TVS peut être considéré comme deux diodes Zener en parallèle et de sens opposé qui conduisent lorsque la tension aux bornes est supérieure à une certaine valeur. Il se caractérise par un courant qui peut traverser instantanément des centaines ou des milliers de A.3. Procédé de traitement logiciel des mesures d'interférences les signaux d'interférences générés par les sources d'interférences électromagnétiques, qui ne peuvent pas être totalement éliminés dans certains cas particuliers, tels que certains cas où l'environnement électromagnétique est relativement mauvais, pénètrent dans les cellules traitées par le CPU et sont donc fréquemment perturbés dans certains grands circuits intégrés, Cause qu'il ne fonctionne pas correctement ou dans le mauvais état. En particulier, les périphériques utilisant une mémoire bistable comme la RAM, qui se renversent souvent sous de fortes interférences, faisant du "0" stocké d'origine un "1" ou du "1" un "0"; Le calendrier et les données de certaines transmissions en série changent en raison d'interférences; Plus sérieusement, il peut casser certains paramètres de données importants, etc.; Les conséquences sont souvent très graves. Dans ce cas, la qualité de la conception du logiciel a un impact direct sur la résistance aux interférences de l'ensemble du système.

3.1 En raison des interférences électromagnétiques, les situations suivantes se produisent approximativement dans le programme: (1) Le programme court. Cette condition est le résultat d'une perturbation commune. En général, un bon système de Réinitialisation ou un système de mesure de cadre logiciel est suffisant et n'aura pas beaucoup d'impact sur l'ensemble du système en cours d'exécution. (2) boucle infinie ou anomalie de fonctionnement du Code de programme. Bien sûr, ce type de boucle infinie et de code de programme anormal n'a pas été écrit intentionnellement par les concepteurs. Nous savons que les instructions d'un programme sont composées d'octets, certains sont des instructions d'un seul octet, d'autres sont des instructions de plusieurs octets. Lorsque des interférences se produisent, le pointeur PC apparaît. Changer pour que le Code de programme original soit réorganisé pour produire un code de programme exécutable imprévisible, puis, cette erreur est fatale, elle peut modifier des paramètres de données importants et peut produire une série de sorties d'état d'erreur telles que des contrôles imprévisibles.

3.2 Mesures de stockage des paramètres importants en général, nous pouvons utiliser la détection et la correction des erreurs pour réduire ou éviter efficacement cette situation. Selon le principe de détection d'erreurs et de correction d'erreurs, dont l'idée principale est, lors de l'écriture de données, de générer un certain nombre de codes de contrôle à partir des données écrites et de les stocker avec les données correspondantes; Lisez le Code et prenez une décision. En cas d'erreur, une seule erreur sera automatiquement corrigée, les données correctes seront envoyées, tandis que les données corrigées seront réécrites pour remplacer les données d'erreur originales; En cas d'erreur à deux chiffres, une interruption est générée et la CPU est informée du traitement de l'exception. Toutes ces actions sont effectuées automatiquement par conception logicielle et ont la particularité de se faire automatiquement en temps réel. Avec une telle conception, il est possible d'améliorer considérablement la capacité anti - interférence du système et donc sa fiabilité. Principes de détection et de correction des erreurs: Examinons d'abord les principes de base de la détection et de la correction des erreurs. L'idée de base du contrôle des erreurs est d'ajouter des codes redondants à un groupe de codes d'information de différentes manières, selon certaines règles, afin de s'appuyer sur des codes de surveillance redondants ou des codes de vérification lors de la lecture d'informations pour détecter ou corriger automatiquement les erreurs. Selon les caractéristiques de l'occurrence d'une erreur de BIT, c'est - à - dire le caractère aléatoire et aléatoire de l'occurrence de l'erreur, il affecte presque toujours aléatoirement un bit dans un octet donné. Donc, si elle peut être conçue pour corriger automatiquement une erreur de BIT et vérifier le codage incorrect de deux chiffres. Il peut grandement améliorer la fiabilité du système.

3.3 détection de la RAM et du Flash (ROM) lors de la programmation, nous écrivons des programmes de test pour tester le Code de données de la RAM et du Flash (ROM) pour voir s'il y a des erreurs. Une fois que cela se produit, il doit être corrigé immédiatement. Si elle ne peut pas être corrigée, une indication d'erreur doit être donnée à temps pour que l'utilisateur puisse la traiter. Il est essentiel d'ajouter une redondance de programme lors de la compilation du programme. L'ajout de trois directives NOP ou plus à un endroit peut être efficace pour empêcher la réorganisation du programme. Dans le même temps, les données de drapeau et l'état de détection doivent être introduits dans l'état de fonctionnement du programme afin de détecter et de corriger les erreurs de carte PCB en temps opportun.