L'anti-interférence est un maillon très important dans la conception de circuits modernes, qui reflète directement les performances et la fiabilité de l'ensemble du système. Pour les ingénieurs PCB, la conception anti-interférence est le point clé et difficile que chacun doit maîtriser.
La présence d'interférences dans la carte PCB
Les recherches actuelles ont révélé qu'il existe quatre interférences principales dans la conception des PCB : le bruit de l'alimentation électrique, les interférences des lignes de transmission, le couplage et les interférences électromagnétiques (EMI).
1. Bruit de l'alimentation
Dans le circuit haute fréquence, le bruit de l’alimentation a une influence particulièrement évidente sur le signal haute fréquence. Par conséquent, la première exigence en matière d’alimentation électrique est un faible bruit. Ici, un sol propre est aussi important qu’une source d’énergie propre.
2. Ligne de transmission
Il n'existe que deux types de lignes de transmission possibles dans un PCB : la ligne ruban et la ligne micro-onde. Le plus gros problème des lignes de transmission est la réflexion. La réflexion posera de nombreux problèmes. Par exemple, le signal de charge sera la superposition du signal d'origine et du signal d'écho, ce qui augmentera la difficulté de l'analyse du signal ; La réflexion provoquera une perte de retour (perte de retour), qui affectera le signal. L’impact est aussi grave que celui provoqué par des interférences sonores additives.
3. Couplage
Le signal d'interférence généré par la source d'interférence provoque des interférences électromagnétiques sur le système de contrôle électronique via un certain canal de couplage. La méthode de couplage des interférences n'est rien d'autre qu'agir sur le système de contrôle électronique à travers des fils, des espaces, des lignes communes, etc. L'analyse comprend principalement les types suivants : couplage direct, couplage d'impédance commune, couplage capacitif, couplage par induction électromagnétique, couplage par rayonnement, etc.
4. Interférence électromagnétique (EMI)
Les interférences électromagnétiques EMI sont de deux types : les interférences conduites et les interférences rayonnées. Les interférences conduites font référence au couplage (interférence) de signaux d’un réseau électrique à un autre réseau électrique via un milieu conducteur. L'interférence rayonnée fait référence à la source d'interférence couplant (interférence) son signal à un autre réseau électrique à travers l'espace. Dans la conception de circuits imprimés et de systèmes à grande vitesse, les lignes de signaux haute fréquence, les broches de circuits intégrés, divers connecteurs, etc. peuvent devenir des sources d'interférences de rayonnement avec des caractéristiques d'antenne, qui peuvent émettre des ondes électromagnétiques et affecter d'autres systèmes ou sous-systèmes du système. travail normal.
Mesures anti-interférences pour PCB et circuits
La conception anti-brouillage du circuit imprimé est étroitement liée au circuit spécifique. Ensuite, nous donnerons seulement quelques explications sur plusieurs mesures courantes de conception anti-brouillage des PCB.
1. Conception du cordon d'alimentation
En fonction de la taille du courant du circuit imprimé, essayez d'augmenter la largeur de la ligne électrique pour réduire la résistance de boucle. Dans le même temps, faites en sorte que la direction de la ligne électrique et de la ligne de terre soit cohérente avec la direction de la transmission des données, ce qui contribue à améliorer la capacité anti-bruit.
2. Conception du fil de terre
Séparez la masse numérique de la masse analogique. S'il y a à la fois des circuits logiques et des circuits linéaires sur le circuit imprimé, ils doivent être séparés autant que possible. La masse du circuit basse fréquence doit être mise à la terre en parallèle en un seul point autant que possible. Lorsque le câblage proprement dit est difficile, il peut être partiellement connecté en série puis mis à la terre en parallèle. Le circuit haute fréquence doit être mis à la terre en plusieurs points en série, le fil de terre doit être court et épais et la feuille de terre de grande surface en forme de grille doit être utilisée autour du composant haute fréquence.
Le fil de terre doit être aussi épais que possible. Si une ligne très fine est utilisée pour le fil de terre, le potentiel de terre change avec le courant, ce qui réduit la résistance au bruit. Par conséquent, le fil de terre doit être épaissi afin qu'il puisse faire passer trois fois le courant autorisé sur la carte imprimée. Si possible, le fil de terre doit être supérieur à 2 ~ 3 mm.
Le fil de terre forme une boucle fermée. Pour les cartes imprimées composées uniquement de circuits numériques, la plupart de leurs circuits de mise à la terre sont disposés en boucles pour améliorer la résistance au bruit.
3. Configuration du condensateur de découplage
L'une des méthodes conventionnelles de conception de circuits imprimés consiste à configurer des condensateurs de découplage appropriés sur chaque élément clé de la carte imprimée.
Les principes généraux de configuration des condensateurs de découplage sont :
① Connectez un condensateur électrolytique de 10 à 100 uf à l'entrée d'alimentation. Si possible, il est préférable de se connecter à 100uF ou plus.
②En principe, chaque puce de circuit intégré doit être équipée d'un condensateur céramique de 0,01pF. Si l'espace de la carte imprimée n'est pas suffisant, un condensateur de 1 à 10 pF peut être installé pour 4 à 8 puces.
③Pour les appareils ayant une faible capacité anti-bruit et des changements de puissance importants lorsqu'ils sont éteints, tels que les périphériques de stockage RAM et ROM, un condensateur de découplage doit être directement connecté entre la ligne électrique et la ligne de masse de la puce.
④Le fil du condensateur ne doit pas être trop long, en particulier le condensateur de dérivation haute fréquence ne doit pas avoir de fil.
4. Méthodes pour éliminer les interférences électromagnétiques dans la conception des PCB
①Réduire les boucles : Chaque boucle équivaut à une antenne, nous devons donc minimiser le nombre de boucles, la surface de la boucle et l'effet d'antenne de la boucle. Assurez-vous que le signal n'a qu'un seul chemin de boucle en deux points, évitez les boucles artificielles et essayez d'utiliser la couche d'alimentation.
② Filtrage : le filtrage peut être utilisé pour réduire les interférences électromagnétiques à la fois sur la ligne électrique et sur la ligne de signal. Il existe trois méthodes : les condensateurs de découplage, les filtres EMI et les composants magnétiques.
③Bouclier.
④ Essayez de réduire la vitesse des appareils haute fréquence.
⑤ L'augmentation de la constante diélectrique de la carte PCB peut empêcher les pièces à haute fréquence telles que la ligne de transmission proche de la carte de rayonner vers l'extérieur ; augmenter l'épaisseur de la carte PCB et minimiser l'épaisseur de la ligne microruban peut empêcher le fil électromagnétique de déborder et également empêcher le rayonnement.