Cómo garantizar el éxito inicial en el diseño de EMC de PCB

Como plataforma para componentes cuyas aplicaciones pueden implementarse bien en productos electrónicos, las PCB (placas de circuito impreso) juegan un papel clave como conexión eléctrica entre componentes y representan la base en dispositivos o equipos electrónicos. Por lo tanto, su rendimiento y calidad conduce directamente a la de los productos electrónicos. Junto con el rápido desarrollo de la tecnología microelectrónica, numerosos productos electrónicos tienden a funcionar juntos, por lo que la interferencia entre ellos aumenta cada vez más. Además, el aumento de la densidad de PCB conduce al hecho de que la calidad del diseño de PCB juega un papel fundamental en la determinación del alcance de la interferencia y la resistencia a la interferencia. Como resultado, además de la selección de componentes y el diseño del circuito, la excelente disposición y el enrutamiento de los componentes también contribuyen al diseño de EMC (Compatibilidad electromagnética) de la PCB si se requiere un circuito para capturar un rendimiento óptimo.

EMC se refiere a la capacidad del dispositivo o sistema que son capaces de funcionar normalmente en un entorno electromagnético mientras se niegan a generar interferencias electromagnéticas inaceptables para los dispositivos o sistemas ambientales. La interferencia electromagnética se forma debido a múltiples razones que se resumen principalmente en una frecuencia de trabajo extraordinariamente alta o un diseño o enrutamiento inaceptable. En el contexto de la inevitable alta frecuencia de radio (RF), los diseñadores deben centrarse en el diseño de la disposición de los componentes, el enrutamiento, la alimentación y la conexión a tierra al implementar el diseño de PCB por motivos de EMC. Además, para PCB con diferente cantidad de capas, se deben tener en cuenta diferentes elementos de diseño para lograr un rendimiento óptimo.

Fuente de interferencia

• Corriente de modo diferencial y corriente de modo común

una. Transmisión en modo diferencial y transmisión en modo común

Cualquier circuito contiene corriente de modo común (CM) y corriente de modo diferencial (DM). Ambos deciden el alcance de la transmisión de RF. De hecho, existe una gran extinción entre ellos. Cuando se proporcionan un par de derivaciones o trazas y una fuente de retorno de referencia, cualquier tipo de corriente estará disponible. En términos generales, las señales DM transportan datos o información útil. Sin embargo, el modo común causa la mayoría de los problemas de EMC como efecto negativo de la corriente DM. La transmisión DM generalmente se define como transmisión de línea a línea, mientras que la transmisión CM generalmente se define como transmisión de línea a tierra. La intensidad de campo máxima generada por el bucle cerrado se puede calcular mediante la fórmula . E se refiere a la intensidad de campo máxima (μV/m); r se refiere a la distancia entre el circuito cerrado y la antena de medición (m); f se refiere a la frecuencia (MHz); yo_s se refiere a corriente (mA); A se refiere al área del bucle (cm²).

Según la fórmula anterior, se indica claramente que la intensidad del campo es directamente proporcional al área del bucle. Para reducir el nivel de transmisión (TL) de DM, el área del bucle debe reducirse aparte de la reducción de la corriente de la fuente.

Los resultados de la radiación CM de la caída de voltaje hacen que el voltaje de conexión a tierra parcial sea más alto que el de la tierra de referencia. El cable conectado con un sistema de puesta a tierra influyente se considera una antena que es un componente de la radiación CM. El componente de campo lejano se puede representar mediante fórmula , K se refiere al coeficiente de transmisión; I se refiere a la corriente CM (A); l se refiere a la longitud del cable (m); f se refiere a la frecuencia de transmisión (MHz); r se refiere a la distancia (m).

Esta fórmula indica claramente que la intensidad del campo es directamente proporcional a la longitud del cable. La reducción de la transmisión de CM depende de la disminución de la corriente de CM y de la reducción de la longitud del cable.

b. Conversión entre CM y DM

DM y CM se pueden convertir mutuamente cuando hay disponibles dos líneas de señal con diferente impedancia. La impedancia está determinada principalmente por conductores o capacitor e inductor en forma de peine que están correlacionados con el rastreo físico. Para el rastreo de la mayoría de los PCB, la capacitancia y la inductancia parásitas deben controlarse bien al mínimo para evitar que se generen CM y DM. Por lo tanto, los circuitos que son sensibles al entorno deben alcanzar el equilibrio a través de un método determinado para que la capacitancia en forma de peine o de los conductores de cada conductor sea equivalente a la capacitancia parásita.

C. Método general para detener la interferencia de CM y DM

La directriz fundamental para detener la corriente de CM y DM y la interferencia de RF radica en la compensación de la capacidad de corriente o la minimización de la capacidad de corriente. A medida que la corriente fluye en las trazas, se generan líneas de fuerza magnéticas, lo que lleva a la aparición de un campo eléctrico. Ambos campos son capaces de radiar energía RF. Si las líneas de fuerza magnética se compensan o se reducen al mínimo, la energía de RF ya no existirá, lo que finalmente detendrá la interferencia. Las medidas o reglas específicas que se pueden cumplir se discutirán en la última parte de este artículo.

• Diafonía

Como elemento crucial del diseño de PCB, la diafonía debe considerarse cuidadosamente en cada enlace de todo el proceso. La diafonía hace referencia al acoplamiento electromagnético no deseado entre trazas, conductores, manojos de cables, componentes u otros componentes electrónicos que tienden a verse afectados por interferencias electromagnéticas.

Como un enfoque de transmisión de EMI (interferencia electromagnética) líder, la diafonía tiende a causar interferencia entre las pistas. La diafonía se puede clasificar en acoplamiento de capacitancia y acoplamiento de inductancia. El primero suele derivar del hecho de que la traza se encuentra sobre otras trazas o plano de referencia. Este último suele derivar de trazos que son físicamente aproximados entre sí. Cuando se trata de trazas paralelas, la diafonía presenta dos modos:hacia adelante y hacia atrás. Para las PCB, vale más la pena considerar la diafonía hacia atrás que la diafonía hacia adelante. En los circuitos, cuanto mayor sea la impedancia entre la potencia y las trazas interferidas, mayor será el nivel de diafonía. La diafonía de inductancia se puede controlar agregando una distancia de borde a borde entre las trazas y las líneas o conductores de transmisión o minimizando la distancia entre las trazas y el plano de referencia.

• Análisis de espectro de señal digital

una. Señales digitales

El atributo de las señales digitales es la onda cuadrada y las señales de onda cuadrada están compuestas por una onda fundamental y muchos senos armónicos. La transformada de Fourier se puede aplicar para capturar la forma de onda del rango de frecuencia de las señales digitales. Por lo tanto, cuanto más corto sea el período de repetición del pulso, mayor será su frecuencia de repetición y también lo será la frecuencia armónica. En teoría, el tiempo de subida de la onda cuadrada es cero, por lo que el contenido armónico es infinito. Sin embargo, es una forma de onda trapezoidal con flanco ascendente y flanco descendente.

b. Conversión de dominio de tiempo de pulso y dominio de frecuencia (transformada de Fourier)

La transformada de Fourier hace que el pulso rectangular se descomponga en ondas coseno o seno, de acuerdo con la fórmula . En esta ecuación, AD_n se refiere a la amplitud de cada forma de onda coseno; n se refiere al conteo de ondas armónicas; w se refiere a la frecuencia angular.

• Desacoplamiento y puesta a tierra

una. Diseño de desacoplamiento

Compuesto por inductor y condensador, el filtro de paso bajo es capaz de filtrar señales de interferencia de alta frecuencia. La inductancia parásita en las líneas ralentizará el suministro de energía, por lo que la corriente de salida de los dispositivos de conducción disminuirá. La colocación adecuada del capacitor de desacoplamiento y la aplicación de la función de almacenamiento de energía del inductor y el capacitor hacen posible suministrar corriente a los dispositivos en el momento de encendido y apagado. En un bucle de CC, el cambio de carga provocará ruido de potencia. La configuración del condensador de desacoplamiento puede evitar que se genere ruido debido al cambio de carga.

b. Diseño de puesta a tierra

Para los dispositivos electrónicos, la conexión a tierra es un método crucial para controlar la interferencia. Si la conexión a tierra se combina correctamente con medidas de blindaje, se resolverán la mayoría de los problemas de interferencia.

• Diseño y enrutamiento de componentes

El diseño del circuito determina directamente el alcance de la interferencia electromagnética y la intensidad de la resistencia a la interferencia. El diseño adecuado no solo aumenta la eficiencia del circuito, sino que también mejora la EMC de todo el sistema. Cuanto mayor sea la frecuencia de trabajo del circuito de la unidad, mayor será la velocidad y más diversificador será el espectro de la señal. En consecuencia, cuanto mayor sea la proporción de componente de alta frecuencia, mayor será la interferencia. Desde la perspectiva de la frecuencia, primero viene el circuito de alta frecuencia, luego el circuito de media frecuencia y finalmente el circuito de baja frecuencia. Sin embargo, desde la perspectiva de la velocidad lógica, primero viene el circuito de alta velocidad, luego el circuito de velocidad media y finalmente el circuito de baja velocidad. De acuerdo con esa teoría, el diseño del circuito debe implementarse de acuerdo con el siguiente diseño.

Además de la clasificación según la frecuencia o la velocidad, la función y el tipo también se pueden utilizar como estándar de clasificación. Las medidas detalladas que se tomarán se discutirán en la parte restante de este artículo pronto. Sigue leyendo y las obtendrás detalladamente.

Reglas de diseño de PCB para EMC

Dado que se han descubierto las fuentes de interferencia que provocan daños en el rendimiento de EMC de los circuitos, se deben elaborar las reglas de diseño correspondientes para la preocupación de EMC que atiendan a esas fuentes. Estas son las reglas de diseño de PCB para lograr el éxito de EMC.

• Disposición de la superficie

una. Se debe considerar el tamaño de la placa de circuito impreso. Cuando se trata de tableros con un tamaño extraordinariamente grande, el trazado tiene que recorrer un largo camino con el aumento de la impedancia, la reducción de la resistencia al ruido y el aumento de los costos de fabricación. Cuando se trata de tableros con un tamaño extraordinariamente pequeño, se producirán problemas de disipación térmica y tiende a producirse una diafonía entre pistas adyacentes. El tamaño de PCB recomendado es de forma rectangular con una relación entre la longitud y el ancho de 3:2 o 4:3. Además, cuando el tamaño de la placa supera los 200 mm x 150 mm, se debe considerar la intensidad mecánica retirada por la placa. Por lo tanto, es muy importante que conozca el límite del fabricante de PCB en la dimensión de la placa. Por ejemplo, PCBCart puede imprimir placas de circuito en un mínimo de 6*6 mm y un máximo de 600*700 mm. Consulte sus capacidades de fabricación de PCB personalizadas para obtener más detalles.

b. Las particiones deben considerarse cuidadosamente para el diseño de la disposición de los componentes. Los circuitos digitales, los circuitos analógicos y la fuente de ruido deben colocarse de forma independiente a bordo y el circuito de alta frecuencia debe aislarse del circuito de baja frecuencia. Además, se debe prestar atención a la distribución de componentes con señales fuertes y débiles y al problema de la dirección de transmisión de la señal.

C. El diseño debe centrarse en el componente central en cada circuito de función para garantizar que el componente se coloque de forma ordenada y compacta a lo largo de la misma dirección. Para evitar que se forme un acoplamiento entre las señales, los componentes que se ven fácilmente influenciados por la interferencia no deben colocarse de forma vecina.

d. Los componentes de señales sensibles deben estar lejos de la alimentación y los dispositivos de alta potencia y las líneas de señales sensibles nunca deben cruzar dispositivos de alta potencia. Los componentes sensibles al calor deben colocarse lejos de los dispositivos térmicos, mientras que los componentes sensibles a la temperatura deben colocarse en el área con la temperatura más baja.

mi. La distancia debe ampliarse entre los componentes con una gran diferencia de potencial para evitar la posibilidad de que se produzca un cortocircuito. Además, los componentes de alta potencia deben tratar de colocarse en lugares que sean inaccesibles al tacto durante las pruebas y pasen por la protección del aislamiento.

F. Un orificio pasante traerá una capacitancia distribuida de 0,5 pF, por lo que una reducción de los orificios pasantes es beneficiosa para mejorar la velocidad de funcionamiento.

• Diseño de componentes

una. En comparación con los componentes discretos, los componentes IC deben recibir una selección prioritaria debido a sus ventajas de excelente empaque, menos juntas de soldadura y baja tasa de fallas. Además, se deben seleccionar dispositivos con una pendiente de señal relativamente lenta para que se puedan reducir las secciones de alta frecuencia generadas por las señales. La aplicación de dispositivos de montaje en superficie puede reducir la longitud de rastreo con una impedancia reducida y una EMC mejorada.

b. Los componentes deben colocarse en función de la misma clasificación. Los componentes incompatibles deben colocarse de forma independiente para garantizar que los componentes no interfieran entre sí en el espacio.

C. Los componentes que pesen más de 15 g no deben soldarse hasta que hayan sido fijados por un soporte. Los componentes que son grandes y pesados ​​y que generan mucho calor no deben ensamblarse a bordo; en cambio, deben ensamblarse en el tablero inferior de la caja terminada. Además, se debe garantizar la disipación térmica y los componentes térmicamente sensibles deben estar lejos de los componentes que generan calor.

d. Cuando se trata de componentes ajustables como potenciómetro, bobina de inductancia ajustable, condensador variable y microinterruptor, se deben considerar los requisitos estructurales de todo el sistema. Esos componentes deben colocarse en la placa de circuito si se requiere un ajuste interno, mientras que deben estar en lugares compatibles con la placa de la máquina si se requiere un ajuste externo.

• Diseño de enrutamiento

La regla de enrutamiento general se ajusta a la siguiente secuencia:

Además de esa regla de enrutamiento general, nunca se deben ignorar algunos detalles:

una. Para minimizar la interferencia de radiación, las placas de circuito impreso de múltiples capas deben recogerse con capas internas definidas como plano de alimentación y plano de tierra para que la impedancia del circuito de alimentación pueda reducirse y el ruido de impedancia pública pueda detenerse con un plano de conexión a tierra parejo para generar líneas de señal. Desempeña un papel clave en la detención de la radiación al mejorar la capacitancia distribuida entre las líneas de señal y el plano de puesta a tierra. Más notas de diseño para PCB de múltiples capas se muestran en la sección de Capa de PCB y diseño de EMC a continuación.

b. Se debe mantener una baja impedancia en las señales de alta frecuencia mediante líneas eléctricas, líneas de conexión a tierra y trazas en la placa de circuito. Cuando la frecuencia se mantiene tan alta, las líneas eléctricas, las líneas de puesta a tierra y los circuitos impresos se convierten en pequeñas antenas responsables de recibir y transmitir interferencias. Para vencer dicha interferencia, en comparación con la adición de condensadores de filtrado, es más importante reducir la impedancia de alta frecuencia de las líneas eléctricas, las líneas de puesta a tierra y las huellas de las placas de circuitos. Por lo tanto, las huellas en la placa de circuito deben ser cortas y gruesas y dispuestas uniformemente.

C. Las líneas eléctricas, las líneas de puesta a tierra y los trazos impresos deben disponerse adecuadamente de manera que puedan ser cortos y rectos para minimizar el área de bucle formada por las líneas de señal y las líneas de retorno.
d. El generador de reloj debe estar lo más cerca posible de los dispositivos de reloj.
e. La carcasa del oscilador de cristal de cuarzo debe conectarse a tierra.
f. El dominio del reloj debe estar rodeado por líneas de puesta a tierra y las líneas del reloj deben ser lo más cortas posible.
g. Se deben aplicar líneas discontinuas con un ángulo de 45° en lugar de 90° para la placa de circuito para disminuir la transmisión y el acoplamiento de señales de alta frecuencia.
h. La conexión de un solo punto con alimentación y la conexión de un solo punto con tierra deben aplicarse en PCB de una sola capa y PCB de doble capa. Tanto las líneas eléctricas como las líneas de puesta a tierra deben ser lo más gruesas posible.
i. El circuito de control de E/S debe estar cerca de los conectores en el borde de la placa de circuito.
j. Las líneas clave deben tratar de ser gruesas y se debe agregar tierra de protección a ambos lados. Las líneas de alta velocidad deben ser cortas y rectas.
k. Los pines de los componentes deben ser lo más cortos posible, lo que funciona especialmente para condensadores de desacoplamiento que utilizan capacitores de montaje sin pines.
l. Cuando se trata de componentes A/D, no se deben cruzar las líneas de tierra en la sección digital y la sección analógica.
m. Las señales de selección de reloj, bus y chip deben estar lejos de las líneas y conectores de E/S.
n. Líneas de entrada de voltaje analógico, el terminal de voltaje de referencia debe estar lejos de las líneas de señal del circuito digital, especialmente el reloj.
o. La interferencia es menor cuando las líneas de reloj son verticales a las líneas de E/S que paralelas a las líneas de E/S. Además, los pines de los componentes del reloj deben estar lejos de los cables de E/S.
p. El trazado nunca debe colocarse debajo de cristales de cuarzo o dispositivos sensibles al ruido.
q. El bucle de corriente nunca debe generarse alrededor de circuitos de señal débil o circuitos de baja frecuencia.
r. Cualquier señal no debería generar un bucle. Si se debe organizar un bucle, debe ser lo más pequeño posible.

• Enrutamiento de rastreo

una. La disposición en paralelo debe realizarse en señales de corriente con la misma salida pero direcciones opuestas para eliminar la interferencia magnética.
b. La discontinuidad de los cables impresos debe reducirse al máximo. p.ej. el ancho de la guía no debe sufrir un cambio repentino con la esquina de la guía a más de 90°.
c. La EMI tiende a ser generada principalmente por líneas de señal de reloj y las líneas de señal de reloj deben estar cerca del bucle de conexión a tierra en el proceso de enrutamiento.
d. El conductor del autobús debe estar al lado del autobús para ser conducido. Cuando se trata de cables alejados de las PCB, los controladores deben colocarse junto a los conectores.
e. Dado que las líneas de señal de los cables de reloj, los controladores de fila o de bus suelen transportar una gran corriente transitoria, los cables impresos deben ser lo más cortos posible. Para componentes discretos, el ancho del cable impreso puede alcanzar aproximadamente 1,5 mm. Sin embargo, para los circuitos integrados, el ancho de los conductores impresos debe estar entre 0,2 mm y 1,0 mm.
f. Debe evitarse el uso de láminas de cobre de gran superficie alrededor de dispositivos térmicos o cables por los que fluye una gran corriente; de ​​lo contrario, es posible que se produzcan problemas como el inflado o la caída de la lámina de cobre si los productos permanecen en un entorno térmico durante mucho tiempo. Si se tiene que usar una lámina de cobre de gran superficie, es mejor aprovechar la rejilla, que es beneficiosa para eliminar el escape de gas generado debido a la adhesión térmica entre la lámina de cobre y el sustrato.
g. La abertura de vía en el centro de la almohadilla debe ser adecuadamente más grande que la de los pines del componente. La soldadura en seco tiende a generarse si las almohadillas son demasiado grandes.

• Diseño de energía

El diseño inadecuado de la alimentación conduce a una gran generación de ruido, lo que finalmente reduce el rendimiento de los productos. Dos factores principales provocan una potencia inestable:
n.º 1:en el estado de conmutación de alta velocidad, la corriente de intercambio transitoria es demasiado grande;
n.º 2:existe inductancia en el retorno de corriente.

Como resultado, la integridad de la alimentación debe tenerse plenamente en cuenta en el diseño de la placa de circuito impreso, aparte de lo cual también deben cumplirse las siguientes reglas.

una. Diseño de filtrado de desacoplamiento de potencia

El puente de un condensador de desacoplamiento con una capacidad de 0,01 μF a 0,1 μF en dos terminales de potencia de chip IC puede reducir drásticamente el ruido y la sobretensión en todos los ámbitos. Con la compensación de corriente cumplida, cuanto menor sea la capacitancia de desacoplamiento, mejor. Los condensadores de montaje deben utilizarse de manera óptima debido a su baja inductancia de cable.

El método más efectivo para filtrar la energía radica en la disposición del filtro en el cable de alimentación de CA. Para evitar que los cables se acoplen entre sí o que se produzca un bucle, las líneas de entrada y salida del filtro deben dirigirse desde ambos lados de la placa de circuito y los cables deben ser lo más cortos posible.

b. Diseño de protección de energía

El diseño de protección de energía cubre protección contra sobrecorriente, alarma de falta de voltaje, arranque suave y protección contra sobretensión. La protección contra sobrecorriente se puede lograr en la sección de potencia de la PCB mediante la aplicación de un fusible. Para evitar que el fusible afecte a otros módulos en el proceso de fusión, el voltaje de entrada también debe diseñarse para mantener la capacitancia. Para evitar que el sobrevoltaje dañe los componentes por accidente, se debe establecer un potencial igual a través de dispositivos de protección como el tubo de descarga y el varistor entre la línea de distribución y el potencial de tierra para lograr la protección contra sobrevoltaje.

• Diseño de suelo

Para un dispositivo de potencial equivalente con un punto base de potencial eléctrico, los cables de tierra presentan un potencial inconstante. Se pueden observar distinciones relativamente grandes cuando se usa un medidor para medir el potencial entre puntos en los cables de tierra, lo que eventualmente causará errores cuando el circuito esté funcionando.

La razón principal de EMI por cables de tierra radica en la impedancia en los cables de tierra. Cuando la corriente fluye a través de los cables de tierra, se generará voltaje, que en realidad es ruido de tierra. Bajo la conducción de dicho voltaje, se generará una corriente de bucle en los cables de tierra, lo que a partir de entonces genera una interferencia de bucle de tierra. Si dos circuitos usan comúnmente el mismo cable de tierra, se producirá un acoplamiento de impedancia pública.

Las soluciones para la interferencia de bucle de tierra incluyen corte de bucle de tierra, adición de impedancia de bucle de tierra y aplicación de circuito balanceado. Los métodos para anular el acoplamiento de impedancia pública radican en la reducción de la impedancia en el cable de tierra público o la puesta a tierra paralela de un solo punto. Las reglas específicas en términos de diseño de cables a tierra son las siguientes.

una. Separación entre tierra digital y tierra analógica

Si tanto los circuitos analógicos como los circuitos lineales están disponibles en la placa de circuito, deben estar aislados entre sí. Los circuitos de baja frecuencia deberían depender más de la conexión a tierra en paralelo de un solo punto. Cuando ocurren problemas en el proceso de enrutamiento práctico, la puesta a tierra en serie puede implementarse parcialmente antes de la puesta a tierra en paralelo. Los circuitos de alta frecuencia tienden a depender de la puesta a tierra en serie de múltiples puntos y los cables de puesta a tierra deben ser cortos y gruesos. La lámina de cobre en forma de rejilla debe aplicarse masivamente alrededor de los componentes de alta frecuencia.

b. Los cables de tierra deben ser lo más gruesos posible

Los cables de conexión a tierra deben ser lo más gruesos posible para que la corriente dos veces mayor que la corriente permitida de PCB pueda pasar para aumentar la resistencia al ruido. Si se aplica vertido de cobre para hacer cables de tierra, se debe evitar el cobre muerto. Además, el cobre con funciones similares debe conectarse entre sí a través de cables gruesos para garantizar la calidad de los cables de tierra con un ruido reducido.

C. Circuito de bucle cerrado formado por cables de tierra

Para la placa de circuito que contiene solo circuitos digitales, la capacidad de resistencia al ruido se puede aumentar diseñando el circuito de conexión a tierra en bucle circular.

Capa de PCB y Diseño EMC

• Recuento de capas de PCB adecuado

En términos de recuento de capas, PCB de una sola capa, PCB de doble capa y PCB de múltiples capas.

una. Los PCB de una sola capa y los PCB de doble capa son aplicables para enrutamiento de densidad media/baja o circuitos de baja integridad. Con base en la preocupación por los costos de fabricación, la mayoría de los productos electrónicos de consumo dependen de PCB de una sola capa o PCB de doble capa. Sin embargo, ambos generan mucha EMI como resultado de defectos de sus estructuras y también son sensibles a la interferencia externa.

b. Los PCB multicapa tienden a aplicarse más en el enrutamiento de alta densidad y en los circuitos de chips de alta integridad. Por lo tanto, cuando la frecuencia de la señal es alta con componentes electrónicos distribuidos en alta densidad, se deben seleccionar PCB de al menos 4 capas. En el diseño de PCB multicapa, el plano de potencia y el plano de tierra deben organizarse específicamente con una distancia reducida entre las líneas de señal y las líneas de tierra. Como resultado, el área de bucle de todas las señales puede reducirse magníficamente. Desde la perspectiva de EMC, los PCB multicapa son capaces de reducir la radiación de manera efectiva y mejorar la capacidad antiinterferente.

• Diseño de PCB de una sola capa

Los PCB de una sola capa generalmente funcionan a una baja frecuencia de varios cientos de KHz, ya que muchas condiciones de diseño de alta frecuencia están limitadas debido a los límites de baja frecuencia, como la falta de retorno del circuito de RF y las condiciones de control requeridas por el cierre completo, efecto de piel de línea obvio o problemas inevitables de antenas magnéticas y de bucle. Por lo tanto, los PCB de una sola capa tienden a ser sensibles a la interferencia de RF, como la electricidad estática, los pulsos rápidos, la radiación o la RF conducida. En el diseño de PCB de una sola capa, la integridad de la señal y la coincidencia de terminales no se tienen en cuenta. Primero viene el diseño del cable de tierra y alimentación, luego el diseño de la señal de alto riesgo que debe colocarse junto al cable de tierra. Cuanto más cerca, mejor. Finalmente llega el diseño de otras líneas. Las medidas de diseño específicas incluyen:
a. Se debe asegurar que los cables de alimentación y tierra pasen por los puntos de conexión a tierra de la caja de alimentación en la red de señal del circuito clave.
b. Las trazas deben enrutarse de acuerdo con las subfunciones y los requisitos de diseño deben considerarse de manera crítica en los componentes sensibles y los terminales y conectores de E/S correspondientes.
c. Todos los componentes de la red de señales críticas deben colocarse de forma adyacente.
d. Cuando los PCB requieran múltiples puntos de conexión a tierra, asegúrese de que esos puntos estén conectados entre sí e incluya el diseño del método de conexión.
e. Para el enrutamiento de otras líneas, las líneas con mayor capacidad de soportar RF deben utilizar el método de diseño de mini paso con la ruta de retorno de RF despejada en el camino.

• Diseño de PCB de doble capa/multicapa

una. El plano de potencia clave debe disponerse adyacente al plano de tierra correspondiente con la capacitancia de acoplamiento generada. Al cooperar con el condensador de desacoplamiento de PCB, el plano de potencia clave es beneficioso para la reducción de la impedancia en el plano de potencia con un excelente efecto de filtrado adquirido.

b. Las señales clave en planos adyacentes no pueden atravesar la zona de división para detener la ampliación del bucle de señal, disminuir la radiación intensa y reducir la sensibilidad a la interferencia.

C. Las señales clave, como las señales de reloj, las señales de alta frecuencia y las señales de alta velocidad, requieren un plano de tierra adyacente. Por ejemplo, el plano de la señal adyacente al plano de tierra se puede considerar como un plano óptimo para el enrutamiento de la señal, de modo que el área del bucle de la señal y la radiación de protección se puedan reducir.

d. El plano de potencia debe ser más pequeño que el plano de tierra debido a la conformidad con la regla 20H.

El diseño de EMC para PCB se deriva de la complejidad de las técnicas, el conocimiento y la experiencia. Todas las reglas de diseño enumeradas en este artículo tienen como objetivo proporcionar pautas fundamentales y conceptuales para que los ingenieros aseguren su primer éxito en el diseño de EMC. De hecho, un excelente diseño de EMC exige que los ingenieros tengan en cuenta tantos elementos como sea posible en el diseño de la placa y los ingenieros deben saber cuáles son y cómo reaccionar ante ellos.

Recursos útiles:
• La introducción más completa de herramientas automatizadas de EMI y EMC
• Influencia del diseño de PCB en el rendimiento de EMC de productos electrónicos
• Reglas de diseño de particiones de PCB para la mejora de EMC
• Diseño de PCB para circuitos de radiofrecuencia y compatibilidad electromagnética
• Tres consideraciones de diseño que garantizan la CEM de la placa de circuito impreso de la computadora portátil
• Servicio completo de fabricación de placas de circuito impreso de PCBCart - Múltiples opciones de valor agregado
• Servicio avanzado de ensamblaje de placas de circuito impreso de PCBCart - Empezar desde 1 pieza