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Blogue PCB - Conception anti - interférence de panneaux imprimés numériques à grande vitesse pour trains

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Blogue PCB - Conception anti - interférence de panneaux imprimés numériques à grande vitesse pour trains

Conception anti - interférence de panneaux imprimés numériques à grande vitesse pour trains

2022-03-10
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Author:pcb

Les problèmes à prendre en compte dans la conception des circuits imprimés numériques à grande vitesse sont expliqués en détail, de même que les effets que les circuits numériques à grande vitesse peuvent avoir sur les systèmes embarqués des trains et les raisons de ces effets. Plusieurs approches doivent être adoptées. Il a été prouvé en pratique que les circuits conçus avec ces méthodes peuvent améliorer considérablement les propriétés anti - interférences des produits. Avec le développement continu de la science et de la technologie, les trains se développent également à grande vitesse et les circuits numériques à grande vitesse sont progressivement adoptés dans les systèmes embarqués des trains. Les sources d'interférence à bord du train sont nombreuses, y compris les interférences électromagnétiques générées par divers transformateurs, ventilateurs, pantographes, compresseurs d'air, etc., qui affectent le bon fonctionnement des circuits numériques à grande vitesse à l'intérieur du train. En outre, afin de garantir le confort de l'environnement de conduite et de travail, la voiture est également équipée de divers appareils électriques tels que la climatisation, le chauffage électrique, les ventilateurs, etc., qui produisent également un rayonnement électromagnétique externe qui affecte le fonctionnement normal des circuits numériques à grande vitesse. Par conséquent, dans un environnement aussi complexe à bord des trains, il deviendra particulièrement important d'assurer la fiabilité des signaux numériques à grande vitesse. Si ces problèmes ne sont pas gérés correctement, cela entraînera de nombreuses situations telles que la distorsion du signal, les erreurs de synchronisation, l'instabilité du système, etc., entraînant des pertes incalculables. Afin de garantir le bon fonctionnement des systèmes de communication, de contrôle, etc. du train, la conception anti - interférence de l'équipement est tout aussi importante que la conception fonctionnelle. Au début de la conception, la suppression des interférences des circuits numériques doit être prise en compte, sinon il est difficile de répondre aux exigences d'anti - interférence des circuits numériques à grande vitesse. Par conséquent, il est nécessaire d'améliorer la capacité anti - interférence de la carte de circuit numérique, de réduire le rayonnement du circuit et d'éviter de prendre des mesures correctives anti - interférence de la carte après la conception.

Carte de circuit imprimé

1. Moyens de brouillage il existe trois moyens de base pour la formation de brouillage: source de brouillage, chemin de couplage et source sensible. 1.1 interférences sur les cartes PCB les interférences sur les cartes à circuits couplés comprennent principalement des interférences de mode commun et des interférences de mode différentiel. Les interférences de mode différentiel sont générées par la boucle de signal et les interférences de mode commun sont générées par le courant de mode commun sur le câble. Pour une carte de circuit imprimé, il s'agit principalement de son interférence de mode différentiel, car la gamme de fréquences de son interférence de mode différentiel est toute la bande de fréquences occupée par le signal du circuit. Diverses perturbations qui affectent le fonctionnement normal du système. La principale façon de réduire les interférences en mode différentiel est de minimiser la longueur des traces et de réduire la zone de boucle du signal pendant le câblage. 1.2 méthodes de génération de sources d'interférences sur les cartes PCB les principales causes des différents types d'interférences dans les circuits numériques à grande vitesse sont la fréquence de bruit intrinsèque de l'alimentation elle - même et les diverses variations des di / DT et du / DT externes. Le circuit. Les différentes charges capacitives et inductives sur la ligne, et donc lorsque le signal saute, génèrent des bruits formant des pointes qui sont conduits le long du circuit à travers la boucle de courant de chaque circuit, d'où le bruit intrinsèque de l'alimentation elle - même et les différents bruits causés par la conversion numérique à grande vitesse. Le découplage et le filtrage sont les meilleurs moyens de supprimer le bruit généré par le circuit lui - même ou par les différents signaux mutés. 1.3 Sources sensibles sur la carte PCB les sources sensibles du signal numérique à haute vitesse se réfèrent principalement aux objets sensibles aux interférences externes, tels que: A / D, convertisseur D / a, Contrôleur logique, microcontrôleur, oscillateur à cristal, IC numérique, La stabilité de ces dispositifs est directement liée à la stabilité et à la précision du fonctionnement du système de carte. Il est donc nécessaire d'assurer une protection adéquate de ces sources sensibles, en améliorant leur résistance aux interférences. Améliorer les mesures anti - brouillage de la carte PCB 2.1 réduire la boucle de couplage la principale façon de réduire le couplage est de réduire la surface de la boucle de signal, où la ligne de masse, l'alimentation, Les sources de signaux sensibles et les problèmes de bord de la carte devraient être principalement abordés. 1) la réduction de l'impédance de la ligne de terre et de la boucle de couplage d'alimentation est la principale cause du bruit de la ligne de terre sur la carte, de sorte que l'impédance de la ligne de terre doit être minimisée et peut être mise à la terre à l'aide d'un plan de masse ou d'une grille. Pour les circuits numériques à grande vitesse, il faut utiliser des plaques multicouches pour réduire la surface de boucle, une couche intermédiaire devant servir de source d'alimentation ou de couche de mise à la terre, et la distance entre la couche adjacente à la source d'alimentation et le sol doit être aussi faible que possible; Laissez chaque couche de signal avoir une mise à la terre correspondante. La zone de l'anneau formé par la ligne de signal et sa boucle de mise à la terre doit être aussi petite que possible. Plus la zone annulaire est petite, moins les perturbations extérieures sont importantes. Compte tenu de cette caractéristique, lors de la Division du plan de masse, il convient de tenir compte de la répartition du plan de masse et des traces de signal importantes pour éviter les problèmes causés par les rainures du plan de masse, etc., les lignes de signal ne pouvant pas traverser la zone de séparation entre le plan de masse et le plan d'alimentation pour éviter la formation d'un retour de masse important. Dans le même temps, la couche d'alimentation doit être rétractée d'environ 3 mm de la couche de terre, ce qui peut supprimer plus de 70% des interférences d'alimentation. 2) réduire la boucle de couplage des signaux de source sensibles. Les interférences sont fortes pour les signaux sensibles tels que les signaux périodiques, tels que Les signaux d'horloge, les signaux analogiques et les signaux d'ordre inférieur du bus d'adresse, C'est également la clé de la conception de circuits numériques à grande vitesse. Le câblage des signaux clés sur la carte imprimée doit suivre le principe du haut vers le bas (méthode de tri: haut vers le bas: signal analogique - signal de Réinitialisation - I2C - signal d'horloge - signal de lecture et d'écriture - haute vitesse, Signal RF - bus de données - bus d'adresse); Le câblage des signaux clés doit être aussi profond que possible dans la couche interne; Et un petit condensateur doit être connecté en parallèle pour le filtrage; Les couches de signal ne peuvent être acheminées en parallèle que par deux couches séparées par un plan de masse; La ligne de signal doit être aussi courte que possible; Les composants de connexion haute fréquence sur la plaque imprimée doivent être placés le plus près possible des traces afin de réduire les paramètres de distribution des signaux haute fréquence et les perturbations électromagnétiques, Améliore ainsi la résistance aux interférences des sources de signaux sensibles. 3) réduire les boucles de couplage sur les bords de la carte si le traitement des bords de la carte de circuit imprimé est raisonnable détermine si les interférences externes du signal peuvent être supprimées plus efficacement. Pour éviter que les circuits numériques à grande vitesse ne perturbent l'extérieur par les bords de la carte, leur position de câblage doit être strictement contrôlée et doit être aussi proche que possible de l'intérieur de la carte de circuit imprimé. Les lignes de signal avec des interférences aussi fortes que les hautes fréquences ne doivent pas aller jusqu'aux bords de la carte pour éviter l'absence d'une boucle de couplage à la terre correspondante, ce qui entraînerait des fuites d'interférences externes du signal.? 2.2 suppression des sources d'interférences la suppression des sources d'interférences vise à réduire autant que possible l'influence des sources d'interférences du / DT et di / dt. La réduction du / DT de la source d'interférence est obtenue principalement en mettant en parallèle des condensateurs aux bornes de la source d'interférence et en augmentant le découplage et le filtrage. La réduction de di / DT de la source d'interférence est principalement réalisée par: