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Blogue PCB - Technologie de contrôle EMC / EMI dans la conception de cartes PCB

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Blogue PCB - Technologie de contrôle EMC / EMI dans la conception de cartes PCB

Technologie de contrôle EMC / EMI dans la conception de cartes PCB

2022-03-01
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Author:pcb

La technologie de contrôle EMI dans la conception de carte PCB de circuit numérique est présentée. Avec l'amélioration de l'intégration des dispositifs de circuits intégrés, la miniaturisation progressive des dispositifs et l'augmentation de la vitesse des dispositifs, les problèmes d'EMI dans l'électronique sont également plus graves. Du point de vue de la conception EMC / emi de l'équipement système, le traitement des problèmes EMC / EMI pendant la phase de conception de la carte PCB de l'équipement est un moyen efficace et rentable d'amener l'équipement système aux normes de compatibilité électromagnétique. Principe de génération et de suppression d'interférences électromagnétiques une source d'interférences électromagnétiques transmet de 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. Le danger de l'EMI est de dégrader la qualité du signal transmis, de provoquer des interférences ou même des dommages au circuit ou à l'équipement, de sorte que l'équipement ne peut pas répondre aux exigences des indicateurs techniques définies par les normes de compatibilité électromagnétique. Pour supprimer l'ime, la conception de l'IME d'un circuit numérique doit être effectuée conformément au principe suivant: l'indicateur est décomposé en circuits monocarte et contrôlé par étapes conformément aux spécifications techniques CEM / IME pertinentes. Le contrôle à partir des trois éléments de la source d'interférence de l'EMI, du chemin de couplage énergétique et du système sensible donne au circuit une réponse en fréquence plate, assurant un fonctionnement normal et stable du circuit. Commencez par la conception avant de l'équipement, concentrez - vous sur la conception EMC / EMI et réduisez les coûts de conception.

Carte PCB

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 choix de l'appareil dans la conception EMI, la première chose à considérer est la vitesse de l'appareil choisi. 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 du rayonnement de l'EMI est proportionnelle au carré de la fréquence, la fréquence EMI (fknee), également appelée bande passante d'émission EMI, 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). La gamme de fréquences de ce type de rayonnement EMI est de 30 MHz à quelques GHz, et dans cette bande de fréquences, les longueurs d'onde sont très courtes, même un câblage très court sur la carte peut devenir une antenne d'émission. Lorsque l'EMI est élevé, les circuits ont tendance à perdre leur 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 du dispositif 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 le rayonnement EMI. En général, les paramètres parasites des dispositifs SMD sont plus faibles que ceux des dispositifs enfichables, et les paramètres parasites des boîtiers BGA sont plus faibles que 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 susceptibles de générer des EMI. Dans la conception de la borne 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, on pourrait envisager d'isoler certains signaux clés au moyen de broches de mise à la terre.?? 2.3 conception de stratification l'augmentation du nombre de couches de mise à la terre et le placement d'une couche de signal à côté de la couche de mise à la terre peuvent réduire le rayonnement EMI, à condition que le coût le permette. 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. Le principe de base de la disposition est le suivant: le signal analogique est susceptible d'être perturbé par le signal numérique et le circuit analogique doit être séparé du circuit numérique; Les lignes d'horloge sont la principale source d'interférences et de rayonnement et doivent donc être éloignées des circuits sensibles et garder les traces d'horloge courtes; Le circuit de dissipation de chaleur doit être évité autant que possible dans la zone centrale de la plaque, en tenant compte des effets de la dissipation de chaleur et du rayonnement; Les connecteurs doivent être disposés le plus possible d'un côté de la carte et à l'écart des circuits haute fréquence; Le circuit d'entrée / sortie est proche du connecteur correspondent et le condensateur de découplage est proche de la broche d'alimentation correspondante; En tenant pleinement compte de la faisabilité de la disposition de division de puissance, les dispositifs Multi - puissance doivent être placés à travers les limites de la zone de division de puissance afin de réduire efficacement l'impact de la Division plane sur l'IME; 2.5 contrôle d'impédance: la ligne de signal à grande vitesse a les caractéristiques de la ligne de transmission, le contrôle d'impédance est nécessaire pour éviter la réflexion du signal, le dépassement et la sonnerie, réduire le rayonnement EMI. Et en fonction de l'intensité et de la sensibilité du rayonnement EMI des différents signaux (signaux analogiques, signaux d'horloge, signaux d'E / s, bus, alimentation, etc.), séparer autant que possible la source d'interférence du système sensible afin de réduire le couplage. Contrôle strict de la longueur des traces, du nombre de trous de passage, de la partition croisée, des terminaux, des couches de câblage, des chemins de retour, etc. les boucles de signal, c'est - à - dire les boucles formées par les sorties de signal vers les entrées de signal, sont la clé du contrôle EMI dans la conception des cartes 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 la résistance. Pour le rayonnement en mode différentiel, l'intensité du rayonnement EMI (e) est proportionnelle au carré du courant, de l'aire de la boucle de courant et de la fréquence. (où I est le courant, a est l'aire 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 est juste en dessous de la ligne de signal, il est possible de réduire l'aire de La boucle de courant et donc l'énergie rayonnée EMI. Les signaux critiques ne doivent pas traverser la zone segmentée. 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, choisir une topologie appropriée pour réduire la réflexion du signal et réduire les émissions EMI. 2.6 traitement de la Division du plan d'alimentation pour la Division de la couche d'alimentation, lorsqu'il y a une ou plusieurs sous - sources sur le plan d'alimentation principal, la continuité de chaque zone d'alimentation et une largeur de feuille de cuivre suffisante doivent être conformes