Como eliminar a interferência no projeto de PCB

Com o constante desenvolvimento da tecnologia da informação, os produtos eletrônicos estão se tornando cada vez mais complicados em termos de suas funções, categorias e estruturas, direcionando o projeto de PCB para direção de múltiplas camadas e alta densidade. Como resultado, muita atenção deve ser dada ao projeto de EMC (Compatibilidade Eletromagnética) do PCB, pois o projeto EMC do PCB não apenas garante o funcionamento normal e estável de todos os circuitos a bordo para que eles não interfiram entre si, mas também também diminui efetivamente a transmissão de radiação e a emissão conduzida de PCB para impedir que os circuitos sejam interferidos por radiação e condução externas. A interferência é o principal inimigo da EMC. Mas, engenheiros, vocês devem parar de se preocupar a partir deste artigo.

Classificação de interferência de PCB

A interferência do PCB pode ser classificada em três categorias:
1). A interferência de layout refere-se à interferência causada pela colocação inadequada de componentes no PCB.
2). A interferência de empilhamento refere-se à interferência de ruído causada por configuração não científica.
3). Interferência de roteamento refere-se à interferência causada pela configuração inadequada da distância entre as linhas de sinal da placa de circuito impresso, linhas de energia e linhas de aterramento, largura da linha ou método de roteamento de placa de circuito impresso não científico.


Em termos de classificação de interferência de PCB, algumas medidas de supressão podem ser tomadas, respectivamente, do ponto de vista de regras de layout, estratégia de empilhamento e regras de roteamento com influência como resultado de interferência de PCB reduzida ou mesmo eliminada, a fim de garantir a compatibilidade com o padrão de projeto EMC.

Medidas de supressão correspondentes para interferência de PCB com base em sua classificação

• Medidas de supressão para interferência de layout


O privilégio de parar a interferência de layout está no layout de PCB razoável que deve estar em conformidade com as seis regras a seguir:

1). A posição do circuito de cada módulo de função deve ser razoavelmente definida de acordo com a localização da corrente do sinal e suas direções de fluxo devem ser mantidas as mesmas tanto quanto possível.

2). O componente do núcleo no circuito do módulo deve ser colocado no centro e os cabos devem ser encurtados o máximo possível entre os componentes, especialmente os componentes de alta frequência.

3). A integração entre elementos termossensíveis e chips deve ser realizada longe dos elementos de aquecimento.

4). A posição do conector deve ser determinada de acordo com as posições dos componentes a bordo. Os conectores devem ser colocados em um lado do PCB para impedir que os cabos sejam conduzidos para fora dos dois lados e para diminuir a radiação de corrente de modo comum (CM).

5). O driver de E/S deve estar bem próximo ao conector para interromper o roteamento de longa distância dos sinais de E/S na placa.

6). Os elementos termossensíveis não devem ser colocados muito próximos uns dos outros e os componentes de entrada e saída também devem estar longe deles.

• Medidas de supressão para interferência de empilhamento


Primeiro, as informações do projeto da placa de circuito impresso devem ser dominadas com elementos abrangentes considerados, incluindo densidade da linha de sinal, classificação de potência e aterramento, a fim de determinar a potência e o número de camadas que garantem a implementação da função do circuito. A qualidade da estratégia de empilhamento está essencialmente correlacionada com a tensão transitória do plano de terra ou plano de potência e blindagem eletromagnética de potência e sinais. Com base na experiência prática de design de empilhamento, o design de empilhamento deve estar em conformidade com as seguintes regras:
1). O plano de aterramento e o plano de potência devem ser adjacentes um ao outro e a distância entre eles deve ser a menor possível.
2). O plano de sinal deve estar bem próximo ao plano de aterramento ou plano de força. Qualquer camada única ou várias camadas está OK com isso.


No processo de projeto de PCB de camada única ou dupla, as linhas de energia e as linhas de sinal devem ser cuidadosamente projetadas. Para reduzir a área do circuito da corrente de energia, as linhas de aterramento e as linhas de energia devem estar bem próximas umas das outras e devem manter-se mutuamente paralelas. Para PCBs de camada única, as linhas de aterramento de proteção devem ser dispostas em ambos os lados das linhas de sinal importantes. Por um lado, visa reduzir a área de loop dos sinais. Por outro lado, a diafonia pode ser evitada entre as linhas de sinal.


Para PCBs de camada dupla, as linhas de aterramento de proteção também podem ser definidas ou o aterramento de área maciça é implementado no plano de imagem de sinais significativos. Embora a fabricação de PCB e a depuração de montagem sejam simples e convenientes, não é aceitável simular diretamente PCBs complicados, como circuito digital e circuito analógico digital, porque a radiação aumentará com o aumento da área do loop sem plano de referência.


PCBs multicamadas são sugeridos se o custo for suficiente. Três regras devem ser seguidas no processo de projeto de PCB multicamada:1). Para linhas de sinal significativas, como linhas de barramento ou clock com forte radiação e linhas com alta sensibilidade, o roteamento deve ser implementado entre dois planos de aterramento ou no plano de sinal que está bem próximo ao plano de aterramento, o que é benéfico para a redução da área do loop de sinal, redução da intensidade de radiação e fortalecimento anti-interferência.
2). A radiação da borda deve estar sob controle efetivo. Comparado com o plano de aterramento adjacente, o plano de energia deve ser reduzido internamente em 5 a 20H (H refere-se à espessura dielétrica).
3).. Se existirem linhas de sinal de alta frequência entre a camada inferior e a camada superior, elas devem ser organizadas entre a camada superior e o plano de terra, a fim de proibir a radiação de linhas de sinal de alta frequência para o espaço.

• Medidas de supressão para interferência de roteamento


Para proibir a interferência, as seguintes regras devem ser obedecidas em termos de roteamento:
1). Os fios no terminal de saída e no terminal de entrada devem evitar ficar em paralelo por uma longa distância. A diafonia paralela pode ser diminuída adicionando linhas de aterramento ou aumentando a distância entre as linhas.
2). A largura de roteamento nunca pode ser alterada repentinamente. O canto deve ser em arco ou com um grau de anjo de 135°.
3). A radiação externa do loop de transporte de corrente aumenta (diminui) com o aumento (diminuição) da área do loop, corrente e frequência do sinal, por isso é necessário reduzir a área do loop de chumbo quando a corrente está fluindo.
4). O comprimento da ligação deve ser reduzido enquanto a largura deve ser aumentada para diminuir a impedância das ligações.
5). Para minimizar o acoplamento de ruído e a diafonia entre as linhas adjacentes, execute o processamento de isolamento entre as linhas para garantir o isolamento do roteamento.
6). O sinal de chave de isolamento de derivação deve ser definido e os sinais de chave são protegidos por circuitos de proteção.


Além disso, ao rotear linhas de sinal, linhas de energia e linhas de aterramento, siga as regras de roteamento de acordo com suas próprias características e funções:
a. As linhas de aterramento público devem ser dispostas na borda do PCB com malha ou padrão de loop; as linhas de aterramento devem ser tão espessas quanto possível e mais folha de cobre deve ser aplicada para fortalecer o efeito de blindagem; o aterramento analógico deve ser isolado com aterramento digital e a conexão paralela de ponto único deve ser aplicada no aterramento de baixa frequência do aterramento analógico. A conexão em série multiponto deve ser aplicada em terra de alta frequência. No roteamento prático, a conexão em série pode ser combinada com a conexão paralela.
b. A largura das linhas de energia deve ser aumentada sempre que possível e a resistência do loop deve ser reduzida para garantir a sincronização entre a direção das linhas de terra e linhas de energia e a de transmissão de dados. Para PCBs multicamadas, a distância entre as linhas de energia e o plano de aterramento ou plano de energia deve ser reduzida. A energia deve ser fornecida a cada unidade funcional de forma independente e os circuitos com energia fornecida pelo poder público devem ser próximos e compatíveis entre si.
c. As linhas de sinal devem ser o mais curtas possível para garantir a redução do caminho de acoplamento do sinal de interferência. As linhas de sinal de relógio e as linhas de sinal sensíveis devem ser roteadas primeiro, depois vêm as linhas de sinal de alta velocidade e, finalmente, as linhas de sinal insignificantes. Se as linhas de sinal não forem compatíveis entre si, o processamento de isolamento deve ser implementado para interromper a geração de interferência de acoplamento. O roteamento de sinal de chave não pode ultrapassar a área de separação ou mesmo o espaço do plano de referência causado pelo pad e pelo passante. Caso contrário, a área do loop de sinal será aumentada. Enquanto isso, para proibir a radiação da borda, a distância entre as linhas de sinal principais e o plano de referência não pode ser inferior a 3H (H refere-se à altura entre as linhas de sinal principais e o plano de referência).


A única coisa que devemos temer é o próprio medo. Para engenheiros eletrônicos, no processo de projeto de PCB, talvez a interferência sempre o decepcione. No entanto, contanto que saibamos de onde deriva a interferência e tomemos medidas eficazes, a interferência será definitivamente reduzida com o desempenho total da PCB.

Recursos úteis:
• Métodos para fortalecer a capacidade anti-interferência no projeto de PCB
• Análise de estratégias anti-interferência e de aterramento para PCBs
• Diretrizes de layout de PCB amigáveis ​​aos engenheiros que não podem faltar
• Serviço completo de fabricação de PCB da PCBCart - Várias opções de valor agregado
• Serviço avançado de montagem de PCB da PCBCart - Comece a partir de 1 peça