Tres consideraciones de diseño que garantizan la compatibilidad electromagnética de la PCB de la computadora portátil

Cuando se trata de PCB para computadoras portátiles, generalmente se selecciona una placa de circuito de 6 u 8 capas. Sin embargo, según la consideración del costo, la PCB de 6 capas es una selección óptima para los diseñadores de PCB. Lamentablemente, el diseño de EMC (Compatibilidad electromagnética) para PCB de 6 capas ha estado afectando a los diseñadores de placas.

El diseño de desarrollo de portátiles es un procedimiento tan complejo que el diseño de EMC debe considerarse cuidadosamente desde el principio hasta el final. De hecho, el logro óptimo de EMC depende de tres consideraciones clave que se presentarán y analizarán en detalle en este artículo.

Primera consideración:diseño del esquema

Durante el proceso de diseño de PCB para portátiles, el primer paso es implementar el diseño del esquema, es decir, la disposición general y la distribución macro de los productos deben determinarse antes del desarrollo auténtico, incluidas las posiciones de los chips y los orificios. Luego, el ingeniero de EMC llevará a cabo una evaluación de EMC para ajustar las posiciones de los chips y los requisitos de los orificios para que se ajusten a los requisitos de EMC, como las posiciones del puente y la posición y el seguimiento del chip del reloj. Se puede dibujar un boceto de la PCB de una computadora portátil para llevar a cabo mejor la evaluación de EMC.

La evaluación de EMC cubre principalmente los siguientes aspectos:
• Rastreo de posición y enrutamiento. Se debe inspeccionar el enrutamiento del cable de conexión entre la pantalla LCD y la placa base o el enrutamiento de los conectores FFC-FPC.
• Inspección del límite de altura de la PCB. Los cables de señal de alta velocidad no se pueden colocar en un área de altura cero, lo que se refiere a la placa de circuito junto con las configuraciones ambientales. Las configuraciones ambientales contienen HDD, ODD, etc.
• Inspección del área de protección del gabinete. Las líneas de señal de alta velocidad no se pueden colocar en el área de exposición o en el área dividida porque reducen la eficiencia del blindaje, como la posición del teclado, la cubierta de la memoria, etc.
• Inspección de la cubierta de la computadora portátil. Incluye cubierta de hardware y cubierta de memoria para que el punto de conexión a tierra se pueda conectar con el blindaje de la carcasa para cada 30 mm.
• Conexión a tierra de PCB pequeños en cada inspección de la unidad:se debe garantizar una conexión perfecta entre los PCB pequeños en cada unidad y la conexión a tierra a través de tornillos para como para evitar una gran impedancia de tierra y evitar que las señales de ruido se irradien al espacio.
• Se debe mantener un punto de conexión a tierra reservado para algunos circuitos especializados para garantizar una baja impedancia de conexión a tierra.
• Inspección del área de ruido de energía. La inestabilidad del área de energía conducirá a todo el diseño a la falla o alejará a los chips de la estabilidad al proporcionar energía inestable a cada chip con perturbaciones generadas.
• Una regla con mayor importancia es la disposición de los chips principales en la PCB y su tendencia de rastreo debe ser confirmado e inspeccionado.

Segunda consideración:diseño de PCB

El diseño de PCB es un vínculo tan importante en el esfuerzo de EMC que un excelente diseño de PCB es la condición previa para lograr un EMC óptimo. El diseño de PCB sin tener en cuenta la compatibilidad electromagnética sin duda generará una pérdida de dinero y tiempo. La primera pregunta que debe hacerse un diseño de PCB es cómo se genera la interferencia electromagnética (EMI) y por qué se transmite. No se obtendrá un diseño de PCB óptimo a menos que ambas preguntas se respondan con precisión. La respuesta a esas preguntas se discutirá en la siguiente parte de este artículo. Una regla ideal de diseño de PCB dice:EMC debe tenerse en cuenta al comienzo del diseño y debe apegarse a la racionalidad del diseño. Además, se aplica mejor la tecnología de rastreo de bajo costo. Las reglas de diseño detalladas para la placa de circuito impreso incluyen:
• Los cables de señal de alta velocidad no se pueden colocar debajo de los conectores y el circuito de alimentación debe estar lejos de los conectores.
• Los cables de señal de alta velocidad no se pueden colocar en el borde de la placa de circuito impreso en cualquier plano y el espacio entre el borde de la placa y esos cables debe ser de al menos 50 milésimas de pulgada.
• Los cables de señal de las tarjetas USB, LAN y PCI deben estar lo más lejos posible de los cables de señal de alta velocidad o deben estar protegidos con cables de tierra. Además, los orificios de conexión a tierra deben diseñarse de manera razonable.
• Los cables de señal de alta velocidad deben colocarse en capas internas.
• Dado que los teléfonos MIC/auriculares son circuitos analógicos, deben ser separados de otros circuitos tanto como sea posible. como sea posible.
• Los cables de señal del reloj deben organizarse en capas internas después de venir del IC y deben separarse de los cables de señal en la interfaz de E/S y otras pistas. Los cables de la señal del reloj deben colocarse cerca del plano de tierra de referencia para que se pueda mejorar el efecto de la imagen. Además, la conexión del terminal RC debe estar disponible cuando todos los rastros de la señal del reloj estén cerca de la fuente del reloj.
• El diseño de alimentación y tierra debe ser lo más compacto posible y los problemas de bucle se reducen. El ancho del foso entre potencias es de 15 mil con un plano de tierra completo que no contiene trazado. La conexión a tierra dividida debe reducirse ya que demasiada división aumentará la impedancia de conexión a tierra.
• La aplicación razonable del capacitor de desacoplamiento también es una preocupación clave en el diseño de PCB. Se debe prohibir que los cables de señal de alta velocidad pasen de la capa superior a la capa inferior y se deben establecer orificios de tierra para reducir la impedancia de tierra. Además, se debe agregar un capacitor de desacoplamiento a los terminales IC y cada capa de potencia. Al menos, la posición del capacitor de desacoplamiento debe reservarse con anticipación.
• Los componentes anti-EMI deben aplicarse adecuadamente en función de su aplicación y precio.

Tercera consideración:inspección de PCB

En primer lugar, un concepto debe arraigarse en la mente del ingeniero de que la impedancia en el espacio libre con alta frecuencia es de 377 ohmios. Cuando se trata de radiación espacial de EMI ordinaria, debido a que el bucle de señal alcanza una etapa en la que puede ser equivalente a la impedancia espacial, la señal se irradia desde el espacio. Para comprender este punto, es muy necesario reducir la impedancia del bucle de señal.

Para controlar la impedancia del bucle de la señal, el método principal radica en la reducción de la longitud de la señal y la reducción del área del bucle. Además, se debe realizar una conexión de terminal adecuada para controlar la reflexión del bucle. De hecho, un método para controlar el bucle de la señal radica en la conexión a tierra de la señal clave. Debido a que el rastreo en sí presenta impedancia en alta frecuencia, es mejor aprovechar la conexión a tierra o los cables de conexión a tierra para conectarse a tierra a través de los orificios pasantes un par de veces. Muchos de estos diseños logran evitar que la radiación supere las señales del reloj.

Además, para evitar que las señales atraviesen áreas divididas, muchos ingenieros dividen el suelo por señales pero no recuerdan durante el proceso de rastreo. Como resultado, el bucle de señal cubre un área grande, lo que aumenta la longitud de la traza.

Cuando se trata de la parte de transmisión EMI, es vital aplicar razonablemente un condensador de derivación y un condensador de desacoplamiento. El condensador de derivación debe colocarse en los pines de alimentación del chip y los cables de tierra con los cables más pequeños. El capacitor de desacoplamiento debe colocarse en un lugar donde el cambio de demanda actual sea el más alto para evitar que el ruido se acople de los cables de alimentación y de tierra debido a la impedancia de rastreo. Por supuesto, se puede utilizar magnético para absorber el ruido. El inductor a veces también se puede usar para filtrar el ruido. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el inductor presenta un rango de respuesta de frecuencia y el paquete también determina su respuesta de frecuencia.

Recursos útiles:
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