Dans la conception des PCB, la compatibilité électromagnétique (EMC) et les interférences électromagnétiques connexes (EMI) ont toujours été deux problèmes majeurs qui ont provoqué une diminution des ingénieurs, en particulier dans la conception des cartes de circuits imprimées et l'emballage des composants, et les OEM nécessitent une situation de systèmes à plus grande vitesse.

1. La diaphonie et le câblage sont les points clés

Le câblage est particulièrement important pour assurer le flux normal de courant. Si le courant provient d'un oscillateur ou d'un autre appareil similaire, il est particulièrement important de garder le courant séparé du plan de masse ou de ne pas laisser le courant fonctionner parallèle à une autre trace. Deux signaux parallèles à grande vitesse généreront EMC et EMI, en particulier la diaphonie. Le chemin de résistance doit être le plus court et le chemin de courant de retour doit être aussi court que possible. La longueur de la trace du chemin de retour doit être la même que la longueur de la trace d'envoi.

Pour EMI, l'un est appelé «câblage violé» et l'autre est «câblage victime». Le couplage de l'inductance et de la capacité affectera la trace de «victime» en raison de la présence de champs électromagnétiques, générant ainsi des courants vers l'avant et inversés sur la «trace de la victime». Dans ce cas, des ondulations seront générées dans un environnement stable où la longueur de transmission et la longueur de réception du signal sont presque égales.

Dans un environnement de câblage bien équilibré et stable, les courants induits doivent s'annuler pour éliminer la diaphonie. Cependant, nous sommes dans un monde imparfait, et de telles choses ne se produiront pas. Par conséquent, notre objectif est de maintenir au minimum la diaphonie de toutes les traces. Si la largeur entre les lignes parallèles est le double de la largeur des lignes, l'effet de la diaphonie peut être minimisé. Par exemple, si la largeur de trace est de 5 mils, la distance minimale entre deux traces de course parallèle doit être de 10 mils ou plus.

Alors que les nouveaux matériaux et les nouveaux composants continuent d'apparaître, les concepteurs de PCB doivent continuer à gérer les problèmes de compatibilité électromagnétique et d'interférence.

2. Condensateur de découplage

Les condensateurs de découplage peuvent réduire les effets néfastes de la diaphonie. Ils doivent être situés entre la broche d'alimentation et la broche de terre de l'appareil pour assurer une faible impédance CA et réduire le bruit et la diaphonie. Pour obtenir une faible impédance sur une large plage de fréquences, plusieurs condensateurs de découplage doivent être utilisés.

Un principe important pour placer les condensateurs de découplage est que le condensateur avec la plus petite valeur de capacité devrait être aussi proche que possible de l'appareil pour réduire l'effet d'inductance sur la trace. Ce condensateur particulier est aussi proche que possible de la broche d'alimentation ou de la trace d'alimentation de l'appareil et connectez le coussin du condensateur directement au plan via ou au sol. Si la trace est longue, utilisez plusieurs vias pour minimiser l'impédance au sol.

3. Faire fondre le PCB

Un moyen important de réduire l'EMI est de concevoir le plan de sol PCB. La première étape consiste à rendre la zone de mise à la terre aussi grande que possible dans la zone totale de la carte de circuit imprimé PCB, ce qui peut réduire les émissions, la diaphonie et le bruit. Des précautions spéciales doivent être prises lors de la connexion de chaque composant au point de terre ou au plan de sol. Si cela n'est pas fait, l'effet de neutralisation d'un plan de sol fiable ne sera pas entièrement utilisé.

Une conception de PCB particulièrement complexe a plusieurs tensions stables. Idéalement, chaque tension de référence a son propre plan de sol correspondant. Cependant, si la couche terrestre est trop, elle augmentera le coût de fabrication du PCB et rendra le prix trop élevé. Le compromis consiste à utiliser des plans de sol en trois à cinq positions différentes, et chaque plan de sol peut contenir plusieurs parties de terre. Cela contrôle non seulement le coût de fabrication de la carte de circuit imprimé, mais réduit également l'EMI et l'EMC.

Si vous souhaitez minimiser la CEM, un système de mise à la terre à faible impédance est très important. Dans un PCB multicouche, il est préférable d'avoir un plan de masse fiable, plutôt qu'un plan de masse voleur en cuivre ou dispersé, car il a une faible impédance, peut fournir un chemin de courant, est la meilleure source de signal inverse.

La durée du signal revient au sol est également très importante. Le temps entre le signal et la source de signal doit être égal, sinon il produira un phénomène de type d'antenne, ce qui fait de l'énergie rayonnée une partie de l'EMI. De même, les traces qui transmettent le courant à / depuis la source de signal doivent être aussi courtes que possible. Si la longueur du chemin source et du chemin de retour ne sont pas égales, le rebond de sol se produira, ce qui générera également EMI.

4. Évitez l'angle de 90 °

Afin de réduire l'EMI, évitez le câblage, les vias et d'autres composants formant un angle de 90 °, car les angles droits généreront des rayonnements. À ce coin, la capacité augmentera et l'impédance caractéristique changera également, conduisant à des réflexions puis à l'EMI. Pour éviter les angles de 90 °, les traces doivent être acheminées vers les coins au moins à deux angles de 45 °.

5. Utilisez des vias avec prudence

Dans presque toutes les dispositions de PCB, les vias doivent être utilisés pour fournir des connexions conductrices entre différentes couches. Les ingénieurs de mise en page PCB doivent être particulièrement prudents car les VIA généreront une inductance et une capacité. Dans certains cas, ils produiront également des réflexions, car l'impédance caractéristique changera lorsqu'une via est faite dans la trace.

N'oubliez pas non plus que les vias augmenteront la longueur de la trace et doivent être appariés. S'il s'agit d'une trace différentielle, les vias doivent être évités autant que possible. S'il ne peut pas être évité, utilisez des vias dans les deux traces pour compenser les retards dans le signal et le chemin de retour.

6. Câble et blindage physique

Les câbles transportant des circuits numériques et des courants analogiques généreront une capacité et une inductance parasitaires, provoquant de nombreux problèmes liés à la CEM. Si un câble à paire torsadé est utilisé, le niveau de couplage sera maintenu bas et le champ magnétique généré sera éliminé. Pour les signaux à haute fréquence, un câble blindé doit être utilisé et l'avant et l'arrière du câble doivent être mis à la terre pour éliminer l'interférence EMI.

Le blindage physique consiste à envelopper l'ensemble ou la partie du système avec un emballage métallique pour empêcher EMI d'entrer dans le circuit PCB. Ce type de blindage est comme un récipient conducteur fermé à la terre, qui réduit la taille de la boucle d'antenne et absorbe EMI.