L'anti-interferenza è un elemento fondamentale nella progettazione di circuiti moderni, che riflette direttamente le prestazioni e l'affidabilità dell'intero sistema. Per gli ingegneri PCB, la progettazione anti-interferenza è un punto chiave e complesso che tutti devono padroneggiare.

La presenza di interferenze nella scheda PCB
Le ricerche attuali hanno evidenziato che nella progettazione dei PCB si verificano quattro principali interferenze: rumore dell'alimentatore, interferenza della linea di trasmissione, accoppiamento e interferenza elettromagnetica (EMI).

1. Rumore dell'alimentatore
Nel circuito ad alta frequenza, il rumore dell'alimentatore ha un'influenza particolarmente evidente sul segnale ad alta frequenza. Pertanto, il primo requisito per l'alimentatore è il basso rumore. In questo caso, una massa pulita è importante tanto quanto una fonte di alimentazione pulita.

2. Linea di trasmissione
Esistono solo due tipi di linee di trasmissione possibili in un PCB: la linea a strisce e la linea a microonde. Il problema principale delle linee di trasmissione è la riflessione. La riflessione causa molti problemi. Ad esempio, il segnale di carico sarà la sovrapposizione del segnale originale e del segnale di eco, il che aumenterà la difficoltà di analisi del segnale; la riflessione causerà una perdita di ritorno (return loss), che influenzerà il segnale. L'impatto è grave quanto quello causato dall'interferenza del rumore additivo.

3. Accoppiamento
Il segnale di interferenza generato dalla sorgente di interferenza causa interferenze elettromagnetiche al sistema di controllo elettronico attraverso un canale di accoppiamento specifico. Il metodo di accoppiamento dell'interferenza non è altro che l'azione sul sistema di controllo elettronico attraverso fili, spazi, linee comuni, ecc. L'analisi include principalmente i seguenti tipi: accoppiamento diretto, accoppiamento a impedenza comune, accoppiamento capacitivo, accoppiamento a induzione elettromagnetica, accoppiamento a radiazione, ecc.

4. Interferenza elettromagnetica (EMI)
Interferenza elettromagnetica (EMI) Le interferenze elettromagnetiche (EMI) si dividono in due tipologie: interferenza condotta e interferenza irradiata. L'interferenza condotta si riferisce all'accoppiamento (interferenza) di segnali su una rete elettrica con un'altra rete elettrica attraverso un mezzo conduttivo. L'interferenza irradiata si riferisce all'accoppiamento (interferenza) del segnale della sorgente di interferenza con un'altra rete elettrica attraverso lo spazio. Nella progettazione di PCB e sistemi ad alta velocità, linee di segnale ad alta frequenza, pin di circuiti integrati, vari connettori, ecc. possono diventare sorgenti di interferenza da radiazione con caratteristiche di antenna, che possono emettere onde elettromagnetiche e influenzare altri sistemi o sottosistemi nel normale funzionamento del sistema.

Misure anti-interferenza di PCB e circuiti
La progettazione anti-jamming del circuito stampato è strettamente correlata al circuito stesso. Di seguito, forniremo solo alcune spiegazioni su alcune misure comuni di progettazione anti-jamming dei PCB.

1. Progettazione del cavo di alimentazione
In base all'entità della corrente sul circuito stampato, provare ad aumentare la larghezza della linea di alimentazione per ridurre la resistenza del circuito. Allo stesso tempo, assicurarsi che la direzione della linea di alimentazione e della linea di terra sia coerente con la direzione di trasmissione dei dati, il che contribuisce a migliorare la capacità antirumore.

2. Progettazione del filo di terra
Separare la massa digitale da quella analogica. Se sulla scheda sono presenti sia circuiti logici che circuiti lineari, è necessario separarli il più possibile. La massa del circuito a bassa frequenza deve essere collegata a terra in parallelo in un unico punto il più possibile. Quando il cablaggio vero e proprio risulta difficoltoso, è possibile collegarlo parzialmente in serie e poi collegarlo a terra in parallelo. Il circuito ad alta frequenza deve essere collegato a terra in più punti in serie, il filo di terra deve essere corto e spesso e il foglio di terra a griglia ad ampia superficie deve essere utilizzato attorno al componente ad alta frequenza.

Il filo di terra deve essere il più spesso possibile. Se si utilizza un filo molto sottile per il filo di terra, il potenziale di terra varia con la corrente, riducendo la resistenza al rumore. Pertanto, il filo di terra deve essere più spesso in modo da poter passare una corrente tre volte superiore a quella consentita sul circuito stampato. Se possibile, il filo di terra dovrebbe avere una sezione superiore a 2~3 mm.

Il filo di terra forma un anello chiuso. Per i circuiti stampati composti solo da circuiti digitali, la maggior parte dei circuiti di terra è organizzata in anelli per migliorare la resistenza al rumore.

3. Configurazione del condensatore di disaccoppiamento
Uno dei metodi convenzionali di progettazione dei PCB consiste nel configurare condensatori di disaccoppiamento appropriati su ogni parte fondamentale della scheda stampata.

I principi generali di configurazione dei condensatori di disaccoppiamento sono:

① Collegare un condensatore elettrolitico da 10 ~ 100 µF all'ingresso di alimentazione. Se possibile, è preferibile collegare un condensatore da 100 µF o superiore.

2. In linea di principio, ogni chip del circuito integrato dovrebbe essere dotato di un condensatore ceramico da 0,01 pF. Se lo spazio sul circuito stampato non è sufficiente, è possibile installare un condensatore da 1-10 pF ogni 4~8 chip.

3. Per i dispositivi con scarsa capacità antirumore e grandi variazioni di potenza quando spenti, come i dispositivi di archiviazione RAM e ROM, un condensatore di disaccoppiamento dovrebbe essere collegato direttamente tra la linea di alimentazione e la linea di terra del chip.

④Il cavo del condensatore non deve essere troppo lungo, in particolare il condensatore di bypass ad alta frequenza non deve avere cavi.

4. Metodi per eliminare le interferenze elettromagnetiche nella progettazione di PCB

1. Ridurre i loop: ogni loop equivale a un'antenna, quindi è necessario ridurre al minimo il numero di loop, l'area del loop e l'effetto antenna del loop. Assicurarsi che il segnale abbia un solo loop in due punti qualsiasi, evitare loop artificiali e provare a utilizzare il livello di potenza.

②Filtraggio: il filtraggio può essere utilizzato per ridurre le interferenze elettromagnetiche (EMI) sia sulla linea di alimentazione che sulla linea di segnale. Esistono tre metodi: condensatori di disaccoppiamento, filtri EMI e componenti magnetici.

3. Scudo.

④ Provare a ridurre la velocità dei dispositivi ad alta frequenza.

⑤ Aumentando la costante dielettrica della scheda PCB è possibile impedire che le parti ad alta frequenza, come la linea di trasmissione vicina alla scheda, irradino verso l'esterno; aumentando lo spessore della scheda PCB e riducendo al minimo lo spessore della linea microstrip è possibile impedire la fuoriuscita del filo elettromagnetico e anche la radiazione.