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Blogue PCB - Technologie de contrôle EMI dans la conception de circuits numériques PCB

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Blogue PCB - Technologie de contrôle EMI dans la conception de circuits numériques PCB

Technologie de contrôle EMI dans la conception de circuits numériques PCB

2022-01-21
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Author:pcb

1. Principe de génération et de suppression de l'EMI l'EMI dans la conception de la carte de circuit imprimé est causé par une source d'interférence électromagnétique qui transmet l'énergie au système sensible par un chemin de couplage. Il se compose de trois formes de base: conduction par fil ou masse commune, rayonnement dans l'espace ou couplage par champ proche. Les dangers de l'IME se manifestent par une dégradation de la qualité du signal transmis, des perturbations, voire des dommages, aux circuits ou aux équipements, rendant les équipements incapables de satisfaire aux exigences d'indicateurs techniques définies par les normes de compatibilité électromagnétique. La conception de l'IME pour les circuits numériques doit être effectuée conformément aux principes suivants: 1.1 décomposition des indicateurs en circuits à carte unique pour le contrôle hiérarchique conformément aux spécifications techniques CEM / IME pertinentes; 1.2 contrôle à partir des trois éléments de l'ime, à savoir la source d'interférence, la voie de couplage énergétique et le système sensible, Faites en sorte que le circuit ait une réponse en fréquence plate pour assurer un fonctionnement normal et stable du circuit. 1.3 commencez par la conception frontale de l'appareil, faites attention à la conception EMC / EMI et réduisez les coûts de conception.

Carte de circuit imprimé

2. La technologie de contrôle EMI de la carte PCB de circuit numérique doit analyser des problèmes spécifiques lors du traitement de diverses formes d'EMI. Dans la conception d'une carte PCB pour un circuit numérique, le contrôle EMI peut être effectué de plusieurs façons. 2.1 sélection du dispositif dans la conception EMI, la première chose à considérer est la vitesse du dispositif sélectionné. Tout circuit remplaçant un dispositif avec un temps de montée de 5 NS par un dispositif avec un temps de montée de 2,5 NS augmente l'EMI d'environ 4 fois. L'intensité de rayonnement de l'EMI est proportionnelle au carré de la fréquence, également appelée bande passante d'émission EMI, qui est fonction du temps de montée du signal et non de la fréquence du signal: fknee = 0,35 / TR (où tr est le temps de montée du signal du dispositif). Ce type de rayonnement EMI a une gamme de fréquences allant de 30 MHz à quelques GHz et, dans cette bande, les longueurs d'onde sont si courtes que même un câblage très court sur la carte peut devenir une antenne d'émission. Lorsque l'EMI est élevé, le circuit peut facilement perdre son fonctionnement normal. Par conséquent, dans le choix du dispositif, sous réserve de garantir les exigences de performance du circuit, il convient d'utiliser des puces à faible vitesse autant que possible et d'utiliser des circuits de commande / réception appropriés. De plus, étant donné que les broches des dispositifs ont des inductances parasites et des capacités parasites, l'influence de la forme d'encapsulation du dispositif sur le signal ne peut pas être négligée dans la conception à grande vitesse, car elle est également un facteur important dans la génération de rayonnement EMI. En règle générale, les paramètres parasites des dispositifs SMD sont inférieurs à ceux des dispositifs enfichables et les paramètres parasites des boîtiers BGA sont inférieurs à ceux des boîtiers qfp. 2.2 choix des connecteurs et définition des bornes de signal les connecteurs sont des maillons clés de la transmission de signaux à grande vitesse et des maillons faibles qui sont sujets à L'EMI. Dans la conception des bornes du connecteur, il est possible de disposer plus de broches de masse pour réduire la distance entre le signal et la terre, réduire la zone de boucle de signal efficace qui génère un rayonnement dans le connecteur et fournir un chemin de retour à faible impédance. Au besoin, envisagez d'isoler certains signaux clés avec des broches de mise à la terre.? 2.3 conception de la stratification si le coût le permet, augmenter le nombre de couches de mise à la terre et placer la couche de signal à côté de la couche de mise à la terre peut réduire le rayonnement EMI. Pour les cartes PCB haute vitesse, l'alimentation et le plan de masse sont étroitement couplés pour réduire l'impédance d'alimentation et donc l'EMI. 2.4 disposition selon le courant du signal, une disposition raisonnable peut réduire les interférences entre les signaux. La bonne disposition est la clé pour contrôler EMI. Les principes de base de la disposition sont les suivants: (1) Le signal analogique est susceptible d'être perturbé par le signal numérique et le circuit analogique doit être séparé du circuit numérique; (2) la ligne d'horloge est la principale source d'interférence et de rayonnement, elle doit donc être éloignée des circuits sensibles et maintenue courte; (3) dans la zone centrale de la carte devrait essayer d'éviter l'utilisation de circuits à courant élevé et à forte consommation d'énergie, tout en tenant compte des effets de la dissipation de chaleur et de rayonnement; (4) Les connecteurs doivent être disposés le plus possible d’un côté de la carte et à l’écart des circuits haute fréquence; (5) le circuit d'entrée / sortie est proche du connecteur correspondant et le condensateur de découplage est proche de la broche d'alimentation correspondante; (6) en tenant pleinement compte de la faisabilité de la répartition de la puissance, les dispositifs Multi - puissance doivent être placés à travers les limites de la zone de répartition de la puissance afin de réduire efficacement l'impact de la répartition plane sur l'IME; (7) le plan de retour (chemin) n'est pas divisé.2.5 câblage (1) contrôle d'impédance: la ligne de signal à grande vitesse présentera les caractéristiques de la ligne de transmission et un contrôle d'impédance est nécessaire pour éviter la réflexion du signal, les dépassements et les sonneries et réduire le rayonnement EMI. (2) catégoriser les signaux en séparant autant que possible les sources d'interférence des systèmes sensibles en fonction de l'intensité et de la sensibilité du rayonnement EMI des différents signaux (analogique, horloge, signaux E / s, bus, alimentation, etc.) afin de réduire le couplage. (3) contrôle strict de la longueur de trace, du nombre de trous de passage, de la partition croisée, du terminal, de la couche de câblage, du chemin de retour, etc. du signal d'horloge (en particulier du signal d'horloge à grande vitesse). (4) les boucles de signal, c'est - à - dire les boucles dans lesquelles le signal s'écoule vers l'entrée du signal, sont la clé du contrôle EMI dans la conception de PCB et doivent être contrôlées lors du câblage. Pour savoir où va chaque signal critique, Acheminez - le vers un emplacement proche du chemin de retour pour assurer sa zone de boucle. Pour un signal basse fréquence, faire circuler un courant dans le trajet de la résistance; Pour les signaux à haute fréquence, faire circuler un courant à haute fréquence à travers le chemin de l'inductance, et non à travers le chemin de la résistance. Pour le rayonnement en mode différentiel, l'intensité du rayonnement EMI (e) est proportionnelle au carré du courant, de la surface de l'anneau de courant et de la fréquence. (où I est le courant, a est la surface de la boucle, F est la fréquence, R est la distance au centre de la boucle et K est une constante.) ainsi, lorsque le trajet de retour de l'inductance se trouve juste en dessous du conducteur de signal, il est possible de réduire la surface de La boucle de courant et donc l'énergie rayonnée EMI. Les signaux critiques ne doivent pas traverser les zones segmentées. Les traces de signaux différentiels à grande vitesse doivent être couplées aussi étroitement que possible. Assurez - vous que les lignes de ruban, les lignes de microruban et leurs plans de référence sont conformes aux exigences. Les conducteurs du condensateur de découplage doivent être courts et larges. Toutes les traces de signal doivent être aussi éloignées que possible des bords de la carte. Pour les réseaux de connexion multipoints, choisissez la topologie appropriée pour réduire la réflexion du signal et l'émission EMI. 2.6 traitement fractionné du plan d'alimentation (1) Division de la couche d'alimentation lorsqu'il y a une ou plusieurs sous - Alimentations sur le plan d'alimentation principal, assurez la continuité de chaque zone d'alimentation et Assurez - vous qu'elle est suffisante.