En el disseny de PCB, la compatibilitat electromagnètica (EMC) i les interferències electromagnètiques relacionades (EMI) sempre han estat dos problemes principals que han provocat mal de cap als enginyers, especialment en el disseny actual de la placa de circuits i l'embalatge dels components, i els OEM requereixen sistemes de major velocitat Situació.

1. La diafonia i el cablejat són els punts clau

El cablejat és especialment important per garantir el flux normal de corrent. Si el corrent prové d'un oscil·lador o un altre dispositiu similar, és especialment important mantenir el corrent separat del pla de terra, o no deixar que el corrent corra paral·lel a un altre rastre. Dos senyals paral·lels d'alta velocitat generaran EMC i EMI, especialment la diafonia. El camí de la resistència ha de ser el més curt i el camí del corrent de retorn ha de ser el més curt possible. La longitud de la traça del camí de retorn hauria de ser la mateixa que la longitud de la traça d'enviament.

Per a EMI, un s'anomena "cablejat infringit" i l'altre és "cablejat víctima". L'acoblament de la inductància i la capacitat afectarà la traça de la "víctima" a causa de la presència de camps electromagnètics, generant així corrents directes i inverses a la "traça de la víctima". En aquest cas, les ondulacions es generaran en un entorn estable on la longitud de transmissió i la longitud de recepció del senyal siguin gairebé iguals.

En un entorn de cablejat ben equilibrat i estable, els corrents induïts s'han d'anul·lar entre si per eliminar la diafonia. Tanmateix, estem en un món imperfecte i aquestes coses no passaran. Per tant, el nostre objectiu és mantenir la diafonia de tots els rastres al mínim. Si l'amplada entre línies paral·leles és el doble de l'amplada de les línies, l'efecte de la diafonia es pot minimitzar. Per exemple, si l'amplada de la traça és de 5 mil·límetres, la distància mínima entre dos traços en paral·lel ha de ser de 10 mil·límetres o més.

A mesura que continuen apareixent nous materials i nous components, els dissenyadors de PCB han de continuar tractant amb problemes de compatibilitat electromagnètica i interferències.

2. Condensador de desacoblament

Els condensadors de desacoblament poden reduir els efectes adversos de la diafonia. S'han de situar entre el pin de la font d'alimentació i el pin de terra del dispositiu per garantir una baixa impedància de CA i reduir el soroll i la diafonia. Per aconseguir una baixa impedància en un ampli rang de freqüències, s'han d'utilitzar múltiples condensadors de desacoblament.

Un principi important per col·locar condensadors de desacoblament és que el condensador amb el valor de capacitat més petit ha d'estar el més a prop possible del dispositiu per reduir l'efecte d'inductància sobre la traça. Aquest condensador en particular està el més a prop possible del pin d'alimentació o la traça d'alimentació del dispositiu i connecta el coixinet del condensador directament al pla de via o terra. Si la traça és llarga, utilitzeu diverses vies per minimitzar la impedància de terra.

3. Posa a terra el PCB

Una manera important de reduir l'EMI és dissenyar el pla de terra del PCB. El primer pas és fer que l'àrea de connexió a terra sigui tan gran com sigui possible dins de l'àrea total de la placa de circuits PCB, que pot reduir l'emissió, la diafonia i el soroll. S'ha de tenir especial cura en connectar cada component al punt de terra o al pla de terra. Si això no es fa, l'efecte neutralitzador d'un pla de terra fiable no s'utilitzarà completament.

Un disseny de PCB particularment complex té diversos voltatges estables. Idealment, cada tensió de referència té el seu propi pla de terra corresponent. Tanmateix, si la capa de terra és massa, augmentarà el cost de fabricació del PCB i farà que el preu sigui massa elevat. El compromís és utilitzar plans de terra en tres o cinc posicions diferents, i cada pla de terra pot contenir múltiples parts de terra. Això no només controla el cost de fabricació de la placa de circuit, sinó que també redueix EMI i EMC.

Si voleu minimitzar l'EMC, és molt important un sistema de connexió a terra de baixa impedància. En un PCB multicapa, el millor és tenir un pla de terra fiable, en lloc d'un lladre de coure o un pla de terra dispers, perquè té una impedància baixa, pot proporcionar un camí de corrent, és la millor font de senyal inversa.

El temps durant el qual el senyal torna a terra també és molt important. El temps entre el senyal i la font del senyal ha de ser igual, en cas contrari es produirà un fenomen semblant a l'antena, fent que l'energia radiada sigui part de l'EMI. De la mateixa manera, les traces que transmeten corrent cap a/des de la font del senyal han de ser tan curtes com sigui possible. Si la longitud del camí d'origen i el camí de retorn no són iguals, es produirà un rebot de terra, que també generarà EMI.

4. Evita un angle de 90°

Per reduir l'EMI, eviteu el cablejat, les vies i altres components que formen un angle de 90 °, perquè els angles rectes generaran radiació. En aquesta cantonada, la capacitat augmentarà i la impedància característica també canviarà, donant lloc a reflexions i després a EMI. Per evitar angles de 90°, les traces s'han de dirigir a les cantonades com a mínim en dos angles de 45°.

5. Utilitzeu les vies amb precaució

En gairebé tots els dissenys de PCB, s'han d'utilitzar vies per proporcionar connexions conductores entre diferents capes. Els enginyers de disseny de PCB han de tenir especial cura perquè les vies generaran inductància i capacitat. En alguns casos, també produiran reflexos, perquè la impedància característica canviarà quan es faci una via a la traça.

Recordeu també que les vias augmentaran la longitud de la traça i s'han de fer coincidir. Si es tracta d'una traça diferencial, s'han d'evitar les vies tant com sigui possible. Si no es pot evitar, utilitzeu vias en ambdues traces per compensar els retards en el senyal i el camí de retorn.

6. Cable i blindatge físic

Els cables que porten circuits digitals i corrents analògics generaran capacitat i inductància paràsits, causant molts problemes relacionats amb l'EMC. Si s'utilitza un cable de parell trenat, el nivell d'acoblament es mantindrà baix i s'eliminarà el camp magnètic generat. Per als senyals d'alta freqüència, s'ha d'utilitzar un cable blindat i la part frontal i posterior del cable s'han de posar a terra per eliminar les interferències EMI.

El blindatge físic consisteix a embolicar la totalitat o part del sistema amb un paquet metàl·lic per evitar que l'EMI entri al circuit PCB. Aquest tipus de blindatge és com un contenidor conductor tancat a terra, que redueix la mida del bucle de l'antena i absorbeix EMI.