L'antiinterferència és un enllaç molt important en el disseny de circuits moderns, que reflecteix directament el rendiment i la fiabilitat de tot el sistema. Per als enginyers de PCB, el disseny antiinterferència és el punt clau i difícil que tothom ha de dominar.
La presència d'interferències a la placa PCB
En investigacions reals, s'ha descobert que hi ha quatre interferències principals en el disseny de PCB: soroll de la font d'alimentació, interferències de la línia de transmissió, acoblament i interferències electromagnètiques (EMI).
1. Soroll de la font d'alimentació
En el circuit d'alta freqüència, el soroll de la font d'alimentació té una influència particularment evident en el senyal d'alta freqüència. Per tant, el primer requisit per a la font d'alimentació és un baix soroll. Aquí, una terra neta és tan important com una font d'alimentació neta.
2. Línia de transmissió
Només hi ha dos tipus de línies de transmissió possibles en una placa de circuit imprès (PCB): línia de banda i línia de microones. El problema més gran de les línies de transmissió és la reflexió. La reflexió causarà molts problemes. Per exemple, el senyal de càrrega serà la superposició del senyal original i el senyal d'eco, cosa que augmentarà la dificultat de l'anàlisi del senyal; la reflexió causarà pèrdua de retorn (pèrdua de retorn), que afectarà el senyal. L'impacte és tan greu com el causat per la interferència de soroll additiu.
3. Acoblament
El senyal d'interferència generat per la font d'interferència provoca interferències electromagnètiques al sistema de control electrònic a través d'un determinat canal d'acoblament. El mètode d'acoblament d'interferències no és més que actuar sobre el sistema de control electrònic a través de cables, espais, línies comunes, etc. L'anàlisi inclou principalment els següents tipus: acoblament directe, acoblament d'impedància comuna, acoblament capacitiu, acoblament d'inducció electromagnètica, acoblament de radiació, etc.
4. Interferència electromagnètica (EMI)
La interferència electromagnètica (EMI) té dos tipus: interferència conduïda i interferència radiada. La interferència conduïda fa referència a l'acoblament (interferència) de senyals d'una xarxa elèctrica a una altra xarxa elèctrica a través d'un medi conductor. La interferència radiada fa referència a l'acoblament (interferència) de la font d'interferència del seu senyal a una altra xarxa elèctrica a través de l'espai. En el disseny de circuits impresos i sistemes d'alta velocitat, les línies de senyal d'alta freqüència, els pins dels circuits integrats, diversos connectors, etc., poden convertir-se en fonts d'interferència de radiació amb característiques d'antena, que poden emetre ones electromagnètiques i afectar altres sistemes o altres subsistemes del sistema durant el seu funcionament normal.
Mesures antiinterferències per a PCB i circuits
El disseny anti-interferència de la placa de circuit imprès està estretament relacionat amb el circuit específic. A continuació, només farem algunes explicacions sobre diverses mesures comunes de disseny anti-interferència de PCB.
1. Disseny del cable d'alimentació
Segons la mida del corrent de la placa de circuit imprès, intenteu augmentar l'amplada de la línia elèctrica per reduir la resistència del bucle. Al mateix temps, feu que la direcció de la línia elèctrica i la línia de terra siguin coherents amb la direcció de transmissió de dades, cosa que ajuda a millorar la capacitat anti-soroll.
2. Disseny del cable de terra
Separeu la terra digital de la terra analògica. Si hi ha circuits lògics i circuits lineals a la placa de circuit, s'han de separar tant com sigui possible. La terra del circuit de baixa freqüència s'ha de connectar a terra en paral·lel en un sol punt tant com sigui possible. Quan el cablejat real sigui difícil, es pot connectar parcialment en sèrie i després connectar a terra en paral·lel. El circuit d'alta freqüència s'ha de connectar a terra en diversos punts en sèrie, el cable de terra ha de ser curt i gruixut, i s'ha d'utilitzar una làmina de terra de gran superfície en forma de reixeta al voltant del component d'alta freqüència.
El cable de terra ha de ser el més gruixut possible. Si s'utilitza un cable molt prim per al cable de terra, el potencial de terra canvia amb el corrent, cosa que redueix la resistència al soroll. Per tant, el cable de terra s'ha d'engruixir perquè pugui passar tres vegades el corrent permès a la placa impresa. Si és possible, el cable de terra ha de tenir una longitud superior a 2~3 mm.
El cable de terra forma un bucle tancat. Per a les plaques impreses compostes només per circuits digitals, la majoria dels seus circuits de terra estan disposats en bucles per millorar la resistència al soroll.
3. Configuració del condensador de desacoblament
Un dels mètodes convencionals de disseny de PCB és configurar condensadors de desacoblament adequats a cada part clau de la placa impresa.
Els principis generals de configuració dels condensadors de desacoblament són:
① Connecteu un condensador electrolític de 10 ~ 100µF a l'entrada d'alimentació. Si és possible, és millor connectar-lo a 100µF o més.
②En principi, cada xip de circuit integrat hauria d'estar equipat amb un condensador ceràmic de 0,01 pF. Si l'espai entre els circuits de la placa impresa no és suficient, es pot instal·lar un condensador d'1-10 pF per cada 4~8 xips.
③Per a dispositius amb una capacitat anti-soroll feble i grans canvis de potència quan estan apagats, com ara dispositius d'emmagatzematge RAM i ROM, s'ha de connectar directament un condensador de desacoblament entre la línia d'alimentació i la línia de terra del xip.
④El cable del condensador no ha de ser massa llarg, especialment el condensador de bypass d'alta freqüència no ha de tenir cable.
4. Mètodes per eliminar les interferències electromagnètiques en el disseny de PCB
①Reduir els bucles: cada bucle és equivalent a una antena, per la qual cosa cal minimitzar el nombre de bucles, l'àrea del bucle i l'efecte d'antena del bucle. Assegureu-vos que el senyal només tingui un camí de bucle en dos punts, eviteu els bucles artificials i intenteu utilitzar la capa de potència.
②Filtratge: El filtratge es pot utilitzar per reduir les EMI tant a la línia elèctrica com a la línia de senyal. Hi ha tres mètodes: condensadors de desacoblament, filtres EMI i components magnètics.
③Escut.
④ Intenta reduir la velocitat dels dispositius d'alta freqüència.
⑤ Augmentar la constant dielèctrica de la placa PCB pot evitar que les parts d'alta freqüència, com ara la línia de transmissió propera a la placa, irradiïn cap a l'exterior; augmentar el gruix de la placa PCB i minimitzar el gruix de la línia de microstrip pot evitar que el cable electromagnètic es desbordi i també evitar la radiació.