Progettazione PCB - Progettazione di tecnologia anti-interferenza PCB

1 Introduzione

Compatibilità elettromagnetica EMC si riferisce alla capacità dei sistemi elettronici di funzionare normalmente in conformità con i requisiti di progettazione nell'ambiente elettromagnetico specificato. L'interferenza elettromagnetica sperimentata dai sistemi elettronici non solo proviene dalla radiazione dei campi elettrici e magnetici, ma ha anche l'influenza dell'impedenza comune della linea, della combinazione di fili e della struttura del circuito. Quando sviluppiamo e progettiamo circuiti, speriamo anche che il circuito stampato progettato sia il meno suscettibile possibile alle interferenze esterne e che interferisca con altri sistemi elettronici il meno possibile. Ci sono molti fattori che influenzano le prestazioni anti-interferenza delle schede stampate, tra cui lo spessore del foglio di rame, la larghezza e la lunghezza dei fili stampati e la traversa tra i fili adiacenti, la razionalità del layout dei componenti nella scheda e l'impedenza comune dei fili. Campi elettromagnetici generati da fili e componenti nello spazio, ecc.

Il compito primario di progettare una scheda stampata è quello di analizzare il circuito e determinare il circuito chiave. Questo serve a identificare quali circuiti sono sorgenti di interferenza e quali circuiti sono circuiti sensibili, e scoprire quali percorsi le sorgenti di interferenza possono utilizzare per interferire con circuiti sensibili. Nei circuiti analogici, i circuiti analogici di basso livello sono spesso circuiti sensibili, e gli amplificatori di potenza sono spesso fonti di interferenza. Quando la frequenza di lavoro è bassa, la sorgente di interferenza interferisce principalmente con il circuito sensibile attraverso il collegamento interfilo del barilotto; quando la frequenza di lavoro è alta, la sorgente di interferenza interferisce principalmente con il circuito sensibile attraverso la radiazione elettromagnetica. Nei circuiti digitali, i segnali ripetitivi ad alta velocità, come i segnali di clock, i segnali bus, ecc., sono ricchi di componenti di frequenza, che sono la più grande fonte di interferenza e spesso rappresentano una minaccia per i circuiti sensibili. I circuiti di ripristino, i circuiti di interruzione, ecc. sono circuiti sensibili, che sono suscettibili di interferenze da picchi, quindi i circuiti digitali non possono funzionare normalmente. Il circuito di ingresso/uscita (1/0) è collegato al mondo esterno e dovrebbe essere prestata particolare attenzione. Se il circuito UO è vicino a fonti di interferenza come le linee di clock, l'energia ad alta frequenza inutile sarà integrata nella linea di uscita e il rumore sulla linea interferirà con i circuiti sensibili vicino al cavo attraverso la radiazione o la conduzione.

Sulla base dell'analisi completa del circuito e della determinazione del circuito chiave, il circuito deve essere organizzato correttamente sulla scheda stampata. Per i circuiti digitali, i circuiti ad alta velocità (come i circuiti di clock, i circuiti logici ad alta velocità, ecc.), i circuiti logici a media e bassa velocità e i circuiti UO dovrebbero essere disposti in aree diverse e la sorgente di interferenza e i circuiti sensibili dovrebbero essere separati nello spazio il più possibile, in modo che la sorgente di interferenza possa essere separata. Le interferenze di radiazione ai circuiti sensibili sono notevolmente ridotte.

2 Design anti-inceppamento del bordo stampato

Lo scopo del design anti-interferenza della scheda PCB è quello di ridurre la radiazione elettromagnetica della scheda PCB e il crosstalk tra i circuiti sulla scheda PCB. Inoltre, il design a terra del PCB influenza direttamente la radiazione di tensione in modalità comune del cavo 1/0. Pertanto, il design anti-interferenza del PCB è di grande importanza per ridurre la radiazione di informazione elettromagnetica del sistema.

2.1 Progettazione del layout PCB

La densità del circuito stampato (PCB) sta diventando sempre più alta e la qualità del design PCB ha una grande influenza sulla capacità anti-interferenza, quindi il layout del PCB è in una posizione molto importante nel design.

Requisiti di configurazione per componenti speciali:

1. più corto il cablaggio tra componenti ad alta frequenza, meglio e minimizzare l'interferenza elettromagnetica tra loro; i componenti suscettibili di interferenze non devono essere troppo vicini; i componenti di ingresso e uscita devono essere il più lontano possibile;

2. Alcuni componenti hanno una differenza di potenziale maggiore, quindi la distanza tra di loro dovrebbe essere aumentata per ridurre le radiazioni in modalità comune. Prestare particolare attenzione alla razionalità del layout di componenti ad alta tensione;

3. l'elemento termico dovrebbe essere lontano dall'elemento riscaldante;

4. il condensatore della soluzione dovrebbe essere vicino al perno di potere del chip;

5. il layout di componenti regolabili quali potenziometri, bobine di induttanza regolabili, condensatori variabili, micro interruttori, ecc. dovrebbe essere posizionato in una posizione facile da regolare come richiesto;

6. La posizione occupata dal foro di posizionamento del bordo stampato e dalla staffa fissa dovrebbe essere riservata.

Requisiti di configurazione per i componenti comuni:

1. posizionare i componenti di ogni unità di circuito funzionale secondo il flusso del circuito, in modo che la direzione del flusso del segnale sia il più coerente possibile;

2. prendere i componenti principali di ogni circuito funzionale come centro e disporre intorno ad esso. I componenti dovrebbero essere disposti uniformemente e ordinatamente sul PCB per ridurre al minimo e accorciare i cavi e le connessioni tra i componenti;

3. Per i circuiti che funzionano ad alte frequenze, si deve considerare l'interferenza tra i componenti. In generale, i componenti dovrebbero essere disposti in parallelo per quanto possibile per facilitare il cablaggio;

4. La linea di uscita del PCB è generalmente non meno di 80 mil di distanza dal bordo del circuito stampato. La forma migliore del circuito stampato è rettangolare. Il rapporto di aspetto è 3:2 o 4:30.

2.2 Progettazione del layout PCB

La densità di cablaggio del PCB sta aumentando, quindi il design del cablaggio PCB è particolarmente importante.

1. Lo strato della linea elettrica del bordo a quattro strati dovrebbe essere il più vicino possibile allo strato della linea di terra per ottenere l'impedenza di potenza minima. Dall'alto verso il basso sono: cavo di segnale, cavo di terra, cavo di alimentazione, cavo di segnale. Considerando la compatibilità elettromagnetica, le migliori schede a sei strati dall'alto al basso sono: cavo di segnale, cavo di terra, cavo di segnale, cavo di alimentazione, cavo di terra, cavo di segnale;

2. la linea dell'orologio dovrebbe essere adiacente allo strato di terra e la larghezza della linea dovrebbe essere il più grande possibile e la larghezza della linea di ogni linea dell'orologio dovrebbe essere la stessa;

3. lo strato di segnale adiacente al cavo di terra è disposto con linee di segnale digitali ad alta velocità e linee di segnale analogiche a basso livello e lo strato più lontano è disposto con linee di segnale a bassa velocità e linee di segnale analogiche ad alto livello;

4. il cablaggio dei terminali di ingresso e uscita dovrebbe essere evitato per quanto possibile per evitare il collegamento parallelo per evitare feedback;

5. la piega del filo stampato è generalmente 135 gradi di angolo ottuso;

6. la larghezza della linea della linea elettrica e della linea di terra dovrebbe essere aumentata il più possibile e la larghezza di cablaggio del dispositivo con un passo del perno di 0,5 mm non dovrebbe essere inferiore a 12mil;

7. la larghezza della linea del segnale del circuito digitale generale è 8.il-10nul e il passo è 6mi1-8mil;

8. i cavi dei condensatori de-radiazione non dovrebbero essere troppo lunghi, specialmente per i condensatori bypass ad alta frequenza;

9. La terra digitale e la terra analogica sul circuito a segnale misto sono separati. Se il cablaggio attraversa lo spazio di separazione, le radiazioni elettromagnetiche e le interferenze del segnale aumenteranno drasticamente, causando problemi di compatibilità elettromagnetica. Pertanto, la progettazione PCB generalmente adotta una terra unificata, layout e cablaggio attraverso circuiti digitali e circuiti analogici;

10. Per alcuni segnali ad alta velocità, il cablaggio differenziale della coppia può essere utilizzato per ridurre la radiazione elettromagnetica.

4 Conclusione

Le schede stampate a più strati hanno caratteristiche anti-interferenza uniche. Con lo sviluppo continuo di circuiti integrati su larga scala e circuiti integrati su larga scala, le persone adotteranno sempre più schede stampate multistrato. Nei moderni sistemi elettronici, con l'aumento della frequenza di clock e l'aumento dell'integrazione dei chip, la razionalità e l'affidabilità della progettazione PCB stanno diventando sempre più importanti. Nella progettazione, è necessario analizzare problemi specifici al fine di ottenere un design PCB di alta qualità.