No design da PCB, a compatibilidade eletromagnética (EMC) e a interferência eletromagnética relacionada (EMI) sempre foram dois grandes problemas que fizeram com que os engenheiros fossem dores de cabeça, especialmente no design da placa de circuito e na embalagem dos componentes atuais, e os OEMs requerem situação de sistemas de alta velocidade.

1. Crosstalk e fiação são os pontos -chave

A fiação é particularmente importante para garantir o fluxo normal de corrente. Se a corrente vier de um oscilador ou outro dispositivo semelhante, é especialmente importante manter a corrente separada do plano do solo ou não permitir que a corrente funcione paralela a outro rastreamento. Dois sinais paralelos de alta velocidade gerarão EMC e EMI, especialmente a diafonia. O caminho de resistência deve ser o mais curto e o caminho da corrente de retorno deve ser o mais curto possível. O comprimento do rastreamento do caminho de retorno deve ser o mesmo que o comprimento do rastreamento de envio.

Para a EMI, um é chamado de "fiação violada" e o outro é "fiação vitimada". O acoplamento de indutância e capacitância afetará o rastreamento da "vítima" devido à presença de campos eletromagnéticos, gerando correntes para frente e reversa no "traço da vítima". Nesse caso, as ondulações serão geradas em um ambiente estável, onde o comprimento da transmissão e o comprimento da recepção do sinal são quase iguais.

Em um ambiente de fiação bem equilibrado e estável, as correntes induzidas devem se cancelar para eliminar a diafonia. No entanto, estamos em um mundo imperfeito, e essas coisas não acontecerão. Portanto, nosso objetivo é manter o mínimo a diafonia de todos os traços. Se a largura entre as linhas paralelas for duas vezes a largura das linhas, o efeito da diafonia pode ser minimizado. Por exemplo, se a largura do rastreamento for de 5 mils, a distância mínima entre dois traços de corrida paralela deve ser de 10 mils ou mais.

À medida que novos materiais e novos componentes continuam a aparecer, os designers de PCB devem continuar a lidar com problemas de compatibilidade eletromagnética e interferência.

2. Capacitor de desacoplamento

Os capacitores de desacoplamento podem reduzir os efeitos adversos da diafonia. Eles devem estar localizados entre o pino da fonte de alimentação e o pino de aterramento do dispositivo para garantir baixa impedância CA e reduzir o ruído e a diafonia. Para obter baixa impedância em uma ampla faixa de frequência, devem ser utilizados vários capacitores de desacoplamento.

Um princípio importante para colocar os capacitores de desacoplamento é que o capacitor com o menor valor de capacitância deve estar o mais próximo possível do dispositivo para reduzir o efeito de indutância no rastreamento. Este capacitor específico é o mais próximo possível do pino de potência ou traço de potência do dispositivo e conecte a almofada do capacitor diretamente ao plano via ou no solo. Se o rastreamento for longo, use várias vias para minimizar a impedância do solo.

3. Aterre o PCB

Uma maneira importante de reduzir o EMI é projetar o plano de terra do PCB. A primeira etapa é tornar a área de aterramento o maior possível na área total da placa de circuito da PCB, que pode reduzir a emissão, a diafonia e o ruído. Deve -se tomar cuidado especial ao conectar cada componente ao ponto de solo ou plano do solo. Se isso não for feito, o efeito neutralizante de um plano de aterramento confiável não será totalmente utilizado.

Um design de PCB particularmente complexo tem várias tensões estáveis. Idealmente, cada tensão de referência tem seu próprio plano de solo correspondente. No entanto, se a camada terrestre for demais, aumentará o custo de fabricação da PCB e aumentará o preço muito alto. O compromisso é usar planos de terra em três a cinco posições diferentes, e cada plano de aterramento pode conter várias peças do solo. Isso não apenas controla o custo de fabricação da placa de circuito, mas também reduz o EMI e o EMC.

Se você deseja minimizar o EMC, um sistema de aterramento de baixa impedância é muito importante. Em uma PCB de várias camadas, é melhor ter um plano de solo confiável, em vez de um plano de ladrão de cobre ou o plano de aterramento espalhado, porque possui baixa impedância, pode fornecer um caminho atual, é a melhor fonte de sinal reverso.

O período de tempo que o sinal retorna ao solo também é muito importante. O tempo entre o sinal e a fonte do sinal deve ser igual, caso contrário, produzirá um fenômeno semelhante à antena, tornando a energia irradiada uma parte do EMI. Da mesma forma, os traços que transmitem corrente/para a fonte de sinal devem ser o mais curtos possível. Se o comprimento do caminho da fonte e o caminho de retorno não forem iguais, ocorrerá um salto no solo, o que também gerará EMI.

4. Evite ângulo de 90 °

Para reduzir a EMI, evite a fiação, as vias e outros componentes que formam um ângulo de 90 °, porque os ângulos retos gerarão radiação. Nesse canto, a capacitância aumentará e a impedância característica também mudará, levando a reflexões e depois emi. Para evitar ângulos de 90 °, os traços devem ser roteados para os cantos pelo menos em dois ângulos de 45 °.

5. Use Vias com cautela

Em quase todos os layouts de PCB, as Vias devem ser usadas para fornecer conexões condutivas entre diferentes camadas. Os engenheiros de layout da PCB precisam ser especialmente cuidadosos, porque as vias gerarão indutância e capacitância. Em alguns casos, eles também produzirão reflexões, porque a impedância característica mudará quando uma via for feita no traço.

Lembre -se também de que as Vias aumentarão o comprimento do rastreamento e precisam ser correspondidas. Se for um traço diferencial, as vias devem ser evitadas o máximo possível. Se não puder ser evitado, use Vias nos dois traços para compensar atrasos no caminho do sinal e de retorno.

6. Cabo e blindagem física

Os cabos que transportam circuitos digitais e correntes analógicas gerarão capacitância e indutância parasitária, causando muitos problemas relacionados à EMC. Se um cabo de par torcido for usado, o nível de acoplamento será mantido baixo e o campo magnético gerado será eliminado. Para sinais de alta frequência, um cabo blindado deve ser usado e a frente e a parte traseira do cabo devem ser aterradas para eliminar a interferência da EMI.

A blindagem física é embrulhar todo ou parte do sistema com um pacote de metal para impedir que a EMI entre no circuito PCB. Esse tipo de blindagem é como um recipiente condutor de aterramento fechado, que reduz o tamanho do loop da antena e absorve EMI.