Mejora del diseño PCB: Estrategias probadas para aumentar rendimiento antiinterferencia

El rápido desarrollo tecnológico contribuye a la alta densidad de componentes, lo que exige capacidad antiinterferencia a los diseñadores. En el diseño PCB, deben cumplirse principios genéricos y requisitos antiinterferencia. Esta capacidad tiene relación directa con validez y estabilidad de productos, incluso considerada punto clave. Cuando se considera plenamente en el procedimiento, se ahorra tiempo ya que no se necesitan medidas correctivas posteriores.

Fuente de generación de interferencia en PCB

La fuente proviene de:
a. Fuente de interferencia: componentes, dispositivos o señales que generan interferencia (relevadores, rectificadores controlados por silicio, máquinas eléctricas, relojes alta frecuencia).
b. Componentes sensibles: objetos fácilmente susceptibles (convertidores A/D (D/A), microcontroladores SCM, IC digitales).
c. Camino de transmisión: camino/medio por donde viaja interferencia desde fuente a componentes sensibles. Según camino, interferencia se clasifica en: conducción (transmitida por cables a componentes sensibles; ruido alta frecuencia puede cortarse añadiendo filtros en cables y a veces optoacopladores aislados) y radiación (transmitida por espacio; solución: aumentar distancia entre fuente y sensibles o aislar con cables de tierra).

Principios de antiinterferencia en diseño PCB

Principios genéricos: inhibir fuente, cortar camino, aumentar capacidad antiinterferencia de sensibles. Medidas específicas:

• Inhibir fuente de interferencia

a. Para relevadores, dos medidas:
1). Añadir diodo de retorno a bobina para eliminar interferencia de fuerza electromotriz retrógrada al apagar.
2). Conectar circuito supresión de chispas a pines en paralelo para reducir interferencia de chispas.

b. Para máquinas eléctricas, añadir circuito filtro. Cable de capacitor e inductor lo más corto posible.

c. Para rectificadores controlados por silicio, conectar circuito RC de interferencia a pines para reducir ruido.

d. Conectar capacitor alta frecuencia 0,01-0,1 µF a cada IC para disminuir interferencia a potencia. En tendido, cables cerca de potencia, cortos y gruesos; de lo contrario, resistencia serie equivalente aumenta y efecto filtro se ve influido.

• Cortar camino de transmisión de interferencia

Medidas ordinarias:
a. Considerar influencia de potencia a SCM. Muchos SCM son sensibles a ruido de potencia; añadir filtro o regulador a potencia SCM para reducir interferencia.
b. Si puertos I/O en SCM controlan componentes ruidosos, añadir aislamiento (filtro onda Π) entre puertos y fuente ruido.
c. Atender tendido de oscilador: cerca de pines SCM, cable de tierra aislando zona reloj. Carcasa conectada a tierra y estabilizada.
d. Partición razonable de placa por señales fuertes/débiles, digitales/analógicas. Aislar fuentes (máquina, relevador) de sensibles (SCM).
e. Usar cables tierra para aislar zona digital de analógica, tierra digital de analógica conectada a tierra potencia en un extremo. Principio válido para routing de chips A/D y D/A.
f. Cables tierra de SCM y componentes alta potencia conectados a tierra independientemente para disminuir interferencia mutua. Componentes alta potencia en borde de placa.
g. Componentes antiinterferencia (ferrita bead, tubo ferrita, filtro potencia, carcasa blindaje) en lugares clave: puertos I/O SCM, cable potencia, líneas conexión PCB, aumentando drásticamente capacidad antiinterferencia.

• Aumentar capacidad antiinterferencia de componentes sensibles

Medidas para reducir captación de ruido y recuperación rápida de condiciones anormales:
a. Ampliar área de bucle al tender para reducir ruido inducido.
b. Línea potencia y cable tierra lo más gruesos posible, reduciendo caída tensión y desacoplando ruido.
c. Puertos I/O ociosos en SCM conectados a tierra o potencia, y puertos ociosos otros IC sin cambiar lógica sistema.
d. Monitor potencia y circuito watchdog en SCM para aumentar drásticamente capacidad antiinterferencia del circuito.
e. Componentes IC soldados directamente en placa en lugar de zócalos IC.
f. Si velocidad actual cumple requisitos, disminuir oscilador SCM y elegir circuito digital baja velocidad.

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Recursos útiles

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