L'importance de la carte PCB dans la conception CEM

En plus de la sélection et de la conception des circuits des composants, une bonne conception de la carte de circuit imprimé (PCB) est également un facteur très important de la compatibilité électromagnétique. La clé de la conception de PCB dans EMC est de réduire autant que possible la zone de retour et de laisser le chemin de retour s'écouler dans le sens de la conception. Le courant de retour le plus courant provient des fissures du plan de référence, de la transformation de la couche du plan de référence et du signal traversant le connecteur. Les condensateurs de choc ou le découplage des conteneurs électriques peuvent résoudre certains problèmes, mais il est nécessaire de tenir compte de l'impédance globale des condensateurs, des perforations, des plots et du câblage.

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Stratégie en couches PCB
L'épaisseur de l'épaisseur, le processus de perforation et le nombre de couches de la carte de circuit imprimé dans la conception de la carte de circuit imprimé ne sont pas la clé pour résoudre le problème. L'excellente pile en couches est le contournement et le découplage du flux d'alimentation. La clé pour bloquer le champ électromagnétique du signal et de l'alimentation. Du point de vue de la ligne de signal, une bonne stratégie en couches devrait consister à placer tout le câblage de signal sur une ou plusieurs couches, ces couches se trouvent à côté de la couche d'alimentation ou de la couche de masse. Pour l'alimentation électrique, une bonne stratégie en couches doit être adjacente à la couche d'alimentation et à la couche de masse, et la distance entre la couche d'alimentation et la couche de masse aussi petite que possible. C'est ce que nous appelons la stratégie « en couches ». Ci-dessous, nous parlerons d'excellentes stratégies de stratification des PCB.

1. Le plan de projection de la couche de câblage doit se trouver dans sa zone de plan de retour. Si la couche de câblage n'est pas dans la zone de projection de sa couche de plan de retour, il y aura des lignes de signal à l'extérieur de la zone de projection pendant le câblage, ce qui causera le problème de «rayonnement de bord», et cela causera également la zone de boucle de signal Essence
2. Essayez d'éviter les paramètres adjacents de la couche de câblage. Étant donné que la ligne de signal parallèle sur la couche de câblage adjacente provoquera des chaînes de signal, si la couche de câblage n'est pas adjacente, la distance entre la couche entre les deux couches de câblage doit être tirée de manière appropriée pour réduire l'espacement des couches entre la couche de câblage et son signal boucle.
3. La couche plane adjacente doit éviter le chevauchement de son plan de projection. Parce que lorsque la projection se chevauche, la capacité de couplage entre les couches entraînera le couplage du bruit entre les couches.

Conception de carte multicouche :
Lorsque la fréquence d'horloge dépasse 5 MHz ou que le temps de montée du signal est inférieur à 5 ns, afin de bien contrôler la zone de boucle de signal, une conception de carte multicouche est généralement requise. Faites attention aux principes suivants lors de la conception d'une carte multicouche :
1. Les principales couches de câblage (lignes d'horloge, bus, ligne de signal d'interface, câble de radiofréquence, ligne de signal de réinitialisation, ligne de signal de puce et divers câbles de signal de commande, etc.) doivent être adjacentes au plan de masse complet. La ligne de signal est généralement une ligne de signal à fort rayonnement ou extrêmement sensible. Le câblage près de la surface du sol peut réduire sa zone de boucle de signal, réduire son intensité de rayonnement ou améliorer la capacité anti-interférence.
2. Le plan d'alimentation doit être comparé au rétrécissement interne de son plan adjacent (la valeur recommandée est de 5h à 20h). Comparé à son rétrécissement de la surface du sol par reflux, le plan d'alimentation peut inhiber efficacement le problème de «rayonnement de bord», comme le montre la figure ci-dessous.

De plus, le plan d'alimentation de travail du propriétaire de la carte unique (le plan d'alimentation le plus largement utilisé) doit être adjacent à son plan de masse pour réduire efficacement la zone de circuit du courant d'alimentation.

3. Si les couches TOP et BOTTOM à carte unique n'ont pas de lignes de signal ≥50MHz. Si c'est le cas, il est préférable de prélever le signal haute fréquence entre les deux couches planes pour inhiber son rayonnement d'espace.
Conception de carte à une seule couche et de carte à double couche :
Pour la conception de cartes simple couche et double couche, la conception des lignes de signal clés et des cordons d'alimentation doit être payée principalement. Il doit y avoir une ligne de terre près de la ligne d'alimentation pour réduire la zone du circuit de courant d'alimentation.

Les deux côtés de la ligne de signal clé de la carte monocouche doivent être "Guide Group Line", comme indiqué dans la figure ci-dessous. Il devrait y avoir une chaussée de grande surface sur le plan de projection de la ligne de signal clé du panneau à double couche, ou la même méthode de traitement de plaque à couche, et la «ligne de groupe de guidage» devrait être conçue, comme indiqué sur la figure. D'une part des deux côtés de la ligne de signal clé, la zone de signal peut être réduite d'une part. En outre, il peut également empêcher les perturbations de chaîne entre la ligne de signal et les autres câbles de signal.

Pour la conception de cartes simple couche et double couche, la conception des lignes de signal clés et des cordons d'alimentation doit être payée principalement. Il doit y avoir une ligne de terre près de la ligne d'alimentation pour réduire la zone du circuit de courant d'alimentation.

Les deux côtés de la ligne de signal clé de la carte monocouche doivent être "Guide Group Line", comme indiqué dans la figure ci-dessous. Il devrait y avoir une chaussée de grande surface sur le plan de projection de la ligne de signal clé du panneau à double couche, ou la même méthode de traitement de plaque à couche, et la «ligne de groupe de guidage» devrait être conçue, comme indiqué sur la figure. D'une part des deux côtés de la ligne de signal clé, la zone de signal peut être réduite d'une part. En outre, il peut également empêcher les perturbations de chaîne entre la ligne de signal et les autres câbles de signal.

Remarque : la ligne rouge est la ligne de signal clé et la ligne bleue est la ligne de masse.

Compétences en mise en page PCB
Lors de la conception de la disposition du circuit imprimé, les principes de conception des lignes droites le long du flux de signal vers la ligne droite doivent être entièrement entourés autant que possible. Cela peut éviter un couplage direct du signal et affecter la qualité du signal. De plus, afin d'éviter les interférences et les couplages entre le circuit et les composants électroniques, le placement du circuit et la disposition du composant doivent être suivis comme suit :
1. Si l'interface est "propre" sur la carte unique, le filtre et le dispositif d'isolation doivent être placés sur la bande d'isolation entre le "propre" et le lieu de travail. Cela peut éviter des dispositifs de filtrage ou d'isolation couplés les uns aux autres à travers la couche plane pour affaiblir l'effet. De plus, sur la « terre propre », aucun autre dispositif ne peut être placé à l'exception des dispositifs de filtrage et de protection.

2. Lorsqu'une variété de circuits de modules sont placés sur le même circuit imprimé, des circuits numériques et des circuits de simulation, les circuits à grande vitesse et à basse vitesse doivent être séparés pour éviter les interférences entre les circuits numériques, les circuits analogiques, les circuits à grande vitesse et les circuits à basse vitesse. circuits de vitesse. De plus, lorsqu'il y a des circuits à haute, moyenne et basse vitesse sur la carte de circuit imprimé en même temps, afin d'éviter que le bruit de circuit à haute fréquence ne rayonne à travers l'interface, les principes de disposition de la figure ci-dessous doivent être suivis.

3. Le circuit de filtrage dans le port d'entrée de la carte de ligne doit être placé à proximité de l'interface pour éviter d'être à nouveau couplé par la ligne de filtrage.

4. Les dispositifs de filtrage, de protection et d'isolement du circuit d'interface se trouvent à proximité de l'emplacement de l'interface. Comme le montre la figure ci-dessous, l'effet de protection, de filtrage et d'isolation peut être efficacement obtenu. S'il y a à la fois un circuit de filtrage et de protection à l'interface, les principes de première protection puis de filtrage doivent être suivis. Étant donné que le circuit de protection est utilisé pour supprimer les surtensions et les surintensités externes, si le circuit de protection est placé après le circuit de filtrage, le circuit de filtrage sera endommagé par une surpression et une surintensité. De plus, parce que le câblage d'entrée et de sortie du circuit affaiblira l'effet de filtrage, d'isolation ou de protection lorsque le circuit est couplé l'un à l'autre. Lors de la mise en page, le circuit de filtrage (filtre), l'isolement et le câble d'entrée et de sortie du circuit de protection ne doivent pas être couplés.

5. Les circuits ou dispositifs sensibles (tels que les circuits de réinitialisation, etc.) sont éloignés des bords de la carte unique, en particulier du bord de l'interface de placage d'au moins 1000 mil.

6. Un circuit d'unité ou un appareil avec de grands changements de courant (tels que l'extrémité d'entrée et de sortie du module d'alimentation, le ventilateur et le relais) doit être placé à proximité pour réduire la zone de boucle du grand circuit de courant.

7. Le dispositif de filtrage doit être déchargé en parallèle pour éviter que le circuit après filtrage ne soit à nouveau perturbé.

8. Stry, cristal, relais, puissance de commutation et autres dispositifs à rayonnement puissant sont à au moins 1000 mil du connecteur d'interface de placage. De cette manière, l'interférence peut être rayonnée directement hors du câble ou le courant est couplé au rayonnement extérieur.

Règles de câblage PCB
En plus de la sélection et de la conception des circuits des composants, un bon câblage de la carte de circuit imprimé (PCB) est également un facteur très important de la compatibilité électromagnétique. Étant donné que le PCB est l'ingrédient inhérent du système, une compatibilité électromagnétique améliorée dans le câblage du PCB n'entraînera pas de coûts supplémentaires pour l'achèvement final du produit. N'importe qui devrait se rappeler qu'un mauvais câblage de PCB peut causer plus de problèmes de compatibilité électromagnétique, plutôt que d'éliminer ces problèmes. Dans de nombreux exemples, même si le filtre et les composants sont ajoutés, ces problèmes ne peuvent pas être résolus. En fin de compte, il a dû recâbler toute la carte. Par conséquent, développer une bonne habitude de câblage PCB au début est la méthode la plus économique. Ce qui suit sera présenté à certaines règles universelles du câblage des PCB et aux stratégies de conception des cordons d'alimentation, des câbles de masse et des câbles de signal. Enfin, selon ces règles, des mesures d'amélioration pour les circuits imprimés typiques du régulateur d'air.

1. Séparation des câbles
La fonction du câblage est de minimiser les brochettes et le couplage de bruit entre les lignes adjacentes dans la même couche de PCB. La spécification 3W indique que tous les signaux (horloges, vidéos, audio, réinitialisation, etc.) doivent être isolés entre en ligne et ligne, bords, bords à bords, comme illustré à la figure 10. Afin de réduire davantage le couplage magnétique, la référence est distribué près du signal clé pour isoler le bruit de couplage généré sur les autres lignes de signal.

2. Ligne de protection et de déviation
Le réglage des lignes de déviation et de protection est une méthode très efficace pour isoler et protéger un signal d'horloge système dans un système plein de bruit. Dans la figure ci-dessous, les lignes parallèles ou de protection dans le PCB sont réparties le long de la ligne du signal clé. La ligne de protection isole non seulement le flux magnétique de couplage généré par d'autres lignes de signal, mais également isolée du couplage d'autres lignes de signal du couplage d'autres lignes de signal. La différence entre la ligne de dérivation et la ligne de protection est que la ligne de dérivation n'a pas besoin d'être connectée (connectée à la terre), mais les deux extrémités de la ligne de protection doivent être connectées à la terre. Afin de réduire davantage le couplage, les lignes de protection en PCB multicouche peuvent être ajoutées à la terre une section sur deux.

3. Conception du cordon d'alimentation
Selon la taille du tableau de ligne, la largeur de la ligne électrique est épaissie autant que possible pour réduire la résistance du circuit. Dans le même temps, la direction du cordon d'alimentation et de la ligne de masse est cohérente avec la direction de la transmission des données, ce qui contribue à améliorer la capacité à résister au bruit. Dans un panneau simple ou un panneau double, si le cordon d'alimentation est long, le condensateur de couplage doit être ajouté à la terre tous les 3000 10 mil et la valeur de capacité est de 1000 UF + XNUMX XNUMX PF.

4. Conception au sol
Le principe de la conception des lignes au sol est le suivant :
(1) Séparé numériquement de la simulation. S'il y a à la fois des circuits logiques et des circuits câblés sur la carte de ligne, ils doivent être séparés autant que possible. La masse du circuit basse fréquence doit être utilisée comme point unique et relier la masse. Lorsque le câblage proprement dit est difficile, il peut être partiellement connecté en série avant de connecter la terre. Le circuit haute fréquence doit adopter une terre de connexion multipoint, la ligne de terre doit être louée à court terme et louée, et les éléments haute fréquence doivent être utilisés autant que possible comme une grande surface de la feuille de plancher de type grille.
(2) La ligne de mise à la terre doit être aussi épaisse que possible. Si le fil de terre est utilisé avec des lignes très garde-corps, le potentiel de terre changera avec les changements de courant pour réduire les performances anti-bruit. Par conséquent, la ligne de mise à la terre doit être plus épaisse afin qu'elle puisse supporter trois fois le courant admissible sur la carte imprimée. Si possible, la ligne de masse doit être supérieure à 2 ~ 3 mm.
(3) La ligne de masse constitue une boucle fermée. La carte imprimée composée de circuits numériques peut surtout améliorer la capacité anti-bruit.

5. Conception du câble de signal
Pour les câbles de signal clé, si la carte unique a une couche de routage de signal interne, les lignes de signal clé telles que les horloges sont en tissu dans la couche interne, et les couches de câblage préférées sont préférées. De plus, la ligne de signal clé ne doit pas pouvoir se déplacer dans la zone de division, y compris l'écart du plan de référence causé par les perforations et les pastilles, sinon cela entraînera une augmentation de la zone de boucle de signal. De plus, la ligne de signal clé doit provenir du bord du plan de référence ≥ 3H (H est la hauteur du plan de référence de distance de ligne) pour inhiber l'effet de rayonnement du bord.

Pour les câbles de signal sensibles tels que les lignes d'horloge, les câbles de bus et de radiofréquence, et les câbles de signal de réinitialisation, les lignes de signal de puce, les signaux de contrôle du système et d'autres câbles de signal sensibles, la ligne de signal doit rester éloignée de l'interface. Par conséquent, évitez le couplage d'interférences sur la ligne de signal de rayonnement fort à la ligne de signal hors-de-signal et rayonnez vers l'extérieur ; éviter le couplage d'interférences externes d'interférences étrangères apportées dans l'interface à la ligne de signal sensible, provoquant l'opération d'erreur du système.

Pour que les câbles de signaux différentiels doivent être sur la même couche, des lignes égales et parallèles pour maintenir l'impédance constante, il n'y a pas d'autre routage entre les lignes différentielles. Parce que l'impédance co-mode de la ligne différentielle est égale, elle peut améliorer sa capacité anti-interférence.
Selon les règles de câblage ci-dessus, le circuit imprimé typique du régulateur d'air est amélioré et optimisé, comme le montre la figure ci-dessous :

D'une manière générale, l'amélioration de la EMC la conception de la conception du circuit imprimé est : avant le câblage, étudiez le schéma de conception du chemin de retour, il y a la meilleure chance de réussir, ce qui peut atteindre l'objectif de réduire le rayonnement EMI. Et avant le câblage réel, changer la couche de câblage, etc., ne pas avoir à dépenser d'argent, c'est l'approche la moins chère pour améliorer EMC.

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