Reglas para el diseño de PCB

Además de la selección de componentes y el diseño del circuito, el buen diseño de la placa de circuito impreso (PCB) también es un factor muy importante en la compatibilidad electromagnética. Dado que la PCB es un componente inherente del sistema, mejorar la compatibilidad electromagnética en el cableado de la PCB no generará costos adicionales para el producto final.

Cualquiera debe tener en cuenta que un diseño de PCB deficiente puede causar más problemas de EMC que eliminarlos. En muchos casos, incluso agregar filtros y componentes no resolverá estos problemas. Al final, todo el tablero tuvo que volver a conectarse. Por lo tanto, es la forma más rentable de desarrollar buenos hábitos de cableado de PCB al principio. A continuación se presentan algunas reglas generales del cableado de PCB y las estrategias de diseño de líneas eléctricas, líneas de tierra y líneas de señal. Finalmente, de acuerdo con estas reglas, se proponen los circuitos de placa de circuito impreso típicos de los aires acondicionados para mejorar las medidas.

1. Separación de cableado

El papel de la separación del cableado es minimizar la interferencia y el acoplamiento de ruido entre líneas adyacentes en la misma capa de la PCB. La especificación 3W indica que todas las señales (reloj, video, audio, reinicio, etc.) están aisladas de línea a línea, de borde a borde. Para reducir aún más el acoplamiento magnético, la tierra de referencia se coloca cerca de la señal crítica para aislar el ruido de acoplamiento generado en otras líneas de señal.

2. Protección y circuito de derivación

La configuración de circuitos de derivación y protección es una forma muy efectiva de aislar y proteger las señales críticas, como las señales del reloj del sistema en un entorno ruidoso. El circuito de protección no solo aísla el flujo magnético de acoplamiento generado por otras líneas de señal, sino que también aísla las señales clave del acoplamiento con otras líneas de señal. La diferencia entre la línea de derivación y la línea de protección es que la línea de derivación no tiene que estar terminada (conectada a tierra), pero ambos extremos de la línea de protección deben estar conectados a tierra. Para reducir aún más el acoplamiento, el circuito de protección en la PCB multicapa se puede agregar a tierra en cualquier otra sección.

3. Diseño del cable de alimentación

Según el tamaño de la corriente de la placa de circuito impreso, intente aumentar el ancho de la línea de alimentación para reducir la resistencia del bucle. Al mismo tiempo, haga que la dirección de la línea de alimentación y la línea de tierra sea coherente con la dirección de transmisión de datos, lo que ayuda a mejorar la capacidad de resistir el ruido. En tableros de una o dos caras, si la línea de alimentación es muy larga, los condensadores de desacoplamiento deben agregarse al suelo cada 3000 mils. El valor del condensador es 10uF + 1000pF.

4. Diseño del terreno

El principio del diseño del terreno es:

(1) Tierra digital separada y tierra analógica. Si hay circuitos lógicos y circuitos lineales en la placa de circuito, deben estar separados tanto como sea posible. La conexión a tierra del circuito de baja frecuencia debe utilizar la conexión a tierra paralela de un punto tanto como sea posible. Cuando el cableado real es difícil, puede conectarse parcialmente en serie y luego conectarse en paralelo. Los circuitos de alta frecuencia se deben conectar a tierra con múltiples puntos en serie, el cable de conexión a tierra debe ser corto y arrendado, y se debe usar una lámina de conexión a tierra de área grande de tipo cuadrícula alrededor de los componentes de alta frecuencia.

(2) El cable de tierra debe ser lo más grueso posible. Si el cable de conexión a tierra utiliza una línea muy fuerte, el potencial de conexión a tierra cambia con el cambio de corriente, lo que reduce el rendimiento antirruido. Por lo tanto, el cable de conexión a tierra debe estar engrosado para que pueda pasar tres veces la corriente permitida en el tablero impreso. Si es posible, el cable de tierra debe estar por encima de 2 ~ 3 mm.

(3) El cable a tierra constituye un circuito cerrado. La placa de circuito impreso compuesta solo de circuitos digitales, el circuito de tierra está organizado en un grupo de bucles, la mayoría de los cuales pueden mejorar la capacidad de resistir el ruido.

5. Diseño de línea de señal

Para las líneas de señal clave, si la placa tiene una capa de enrutamiento de señal interna, las líneas de señal clave, como los relojes, se colocan en la capa interna, y se prefiere la capa de cableado. Además, las líneas de señal clave no se deben enrutar a través de la partición, incluida la separación del plano de referencia causada por vías y almohadillas; de lo contrario, aumentará el área del bucle de señal. Y la línea de señal clave debe ser ≥3H lejos del borde del plano de referencia (H es la altura de la línea desde el plano de referencia) para suprimir el efecto de radiación del borde.

Para líneas de señal sensibles como líneas de reloj, líneas de bus, líneas de radiofrecuencia y otras líneas de señal de radiación fuerte, líneas de señal de reinicio, líneas de señal de selección de chip, señales de control del sistema, etc., deben estar lejos de las líneas de señal de salida del interfaz. Por lo tanto, se evita que la interferencia de la línea de señal de radiación fuerte se acople a la línea de señal de salida y se irradie hacia afuera; y se evita que la interferencia externa introducida por la línea de señal de salida de la interfaz se acople a la línea de señal sensible, lo que provoca un mal funcionamiento del sistema.

Para las líneas de señal diferencial, deben ser de la misma capa, de igual longitud y líneas paralelas, manteniendo la impedancia constante y sin otro enrutamiento entre las líneas diferenciales. Debido a que la impedancia en modo común del par diferencial es igual, se puede mejorar su capacidad antiinterferente. De acuerdo con las reglas de cableado anteriores, se mejora y optimiza el circuito típico de placa de circuito impreso del aire acondicionado

En general, la mejora del diseño de PCB en EMC es: antes del cableado, primero estudie el esquema de diseño de la ruta de retorno, existe la mejor posibilidad de éxito y se puede lograr el objetivo de reducir la radiación EMI. Y antes de realizar el cableado real, cambiar la capa de cableado no cuesta dinero, que es la forma más económica de mejorar la EMC.