Métodos para fortalecer a capacidade anti-interferência no design de PCB

O rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica contribui para a alta densidade de componentes eletrônicos, o que estimula a capacidade de anti-interferência para projetistas de PCB. No processo de projeto de PCB, os projetistas devem estar em conformidade com os princípios genéricos de projeto de PCB e requisitos de anti-interferência. A capacidade de anti-interferência no projeto de PCB tem relação direta com a validade e estabilidade de produtos eletrônicos, mesmo considerados o ponto chave do projeto. Quando o requisito de anti-interferência é levado em consideração no processo de projeto, o tempo também será economizado, uma vez que medidas corretivas anti-interferência não precisam ser feitas posteriormente.

Fonte de geração de interferência no PCB

A fonte de geração de interferência em PCB vem dos seguintes elementos:
a. Fonte de interferência refere-se aos componentes, dispositivos ou sinais que geram interferência, como relés, retificadores controlados por silício, máquinas elétricas e relógios de alta frequência.
b. Componentes sensíveis referem-se aos objetos que são facilmente suscetíveis, como conversores A/D (D/A), microcomputador de chip único (SCM), IC digital etc.
c. O caminho de transmissão refere-se ao caminho ou meio pelo qual a interferência viaja de sua fonte para os componentes sensíveis. De acordo com o caminho de transmissão da interferência, a interferência pode ser classificada em duas categorias:interferência de condução e interferência de radiação. O primeiro refere-se à interferência transmitida através de chumbo para componentes sensíveis. Diferente da banda de frequência de sinais úteis, a transmissão de ruído de interferência de alta frequência pode ser reduzida adicionando filtros nos terminais e, às vezes, adicionando opto-acoplador isolado também pode funcionar. A interferência de radiação refere-se à interferência transmitida a componentes sensíveis através do espaço. A solução geral é aumentar a distância entre a fonte de interferência e os componentes sensíveis ou isolá-los através de fios terra.

Princípios de anti-interferência no design de PCB

Os princípios genéricos de anti-interferência devem incluir inibir a fonte de interferência, reduzir o caminho de transmissão de interferência e aumentar a capacidade anti-interferência de componentes sensíveis. As medidas específicas de cada princípio serão apresentadas no seguinte conteúdo:


• Para inibir a fonte de interferência


uma. Para relés, duas medidas podem ser tomadas para inibir a fonte de interferência. Fonte de interferência refere-se aos componentes, dispositivos ou sinais que geram interferência, como relés, retificadores controlados por silício, máquinas elétricas e relógios de alta frequência.
1). O diodo flyback pode ser adicionado à bobina do relé para eliminar a interferência gerada da força eletromotriz de volta com a bobina desligada.
2). O circuito de supressão de faísca pode ser conectado aos pinos dos relés em paralelo para reduzir a interferência da faísca.


b. Para máquinas elétricas, o circuito de filtro pode ser adicionado a elas. Observe que os fios do capacitor e do indutor devem ser o mais curtos possível.


c. Para retificadores controlados por silício, o circuito de interferência RC pode ser conectado aos pinos do retificador controlado por silício para reduzir o ruído gerado pelo retificador controlado por silício.


d. Um capacitor de alta frequência na faixa de 0,01ΜF a 0,1ΜF deve ser conectado a cada IC a bordo para diminuir a interferência gerada pelo IC na alimentação. Observe que em termos de roteamento do capacitor de alta frequência, os fios devem estar próximos à energia e ser curtos e grossos. Caso contrário, a resistência em série equivalente seria aumentada com influência do efeito do filtro.

• Para reduzir o caminho de transmissão de interferência


Especificamente, as medidas comuns para reduzir o caminho de transmissão de interferência incluem:
a. A influência do poder para SCM deve ser levada em consideração. Muitos SCMs são bastante sensíveis ao ruído de alimentação e o circuito de filtro ou regulador de tensão deve ser adicionado à alimentação do SCM para diminuir a interferência do ruído de alimentação ao SCM.
b. Se as portas de E/S no SCM forem usadas para controlar componentes de ruído, o isolamento (onda de filtro em forma de Π) deve ser adicionado entre as portas de E/S e a fonte de ruído.
c. O roteamento do oscilador de cristal deve ser observado. O oscilador de cristal deve estar próximo aos pinos SCM com fio terra isolando a zona do relógio. O escudo do oscilador de cristal é conectado à terra e estabilizado.
d. A placa deve ter uma partição razoável baseada em sinais fortes ou fracos, sinais digitais ou analógicos. A fonte de interferência, como máquina elétrica ou relé, deve ser isolada de componentes sensíveis, como SCM.
e. Os fios de aterramento devem ser usados ​​para isolar a zona digital da zona analógica, o aterramento digital do aterramento analógico que será conectado ao aterramento de energia em uma extremidade. Este princípio também é adequado para roteamento de chip A/D e D/A.
f. Os fios de aterramento do SCM e dos componentes de alta potência devem ser conectados ao solo de forma independente para diminuir a interferência mútua. Além disso, os componentes de alta potência devem ser colocados na borda da placa.
g. Componentes anti-interferência, como cordão de ferrite, tubo de ferrite, filtro de energia e caixa de blindagem são usados ​​em alguns locais importantes a bordo, como portas de E/S SCM, fio de alimentação e linhas de conexão de PCB para aumentar drasticamente a capacidade anti-interferência de o circuito.

• Para aumentar a capacidade anti-interferência de componentes sensíveis


Isso se refere às medidas que a captação de ruído de interferência deve ser reduzida a partir de componentes sensíveis e recuperação rápida de condições anormais. Medidas comuns para aumentar a capacidade anti-interferência de componentes sensíveis incluem:
a. A área do loop do circuito deve ser ampliada durante o roteamento para reduzir o ruído induzido.
b. Ao fazer o roteamento, tanto a linha de energia quanto o fio terra devem ser o mais grossos possível, o que é capaz de reduzir a queda de pressão e o ruído de desacoplamento.
c. As portas de E/S ociosas no SCM devem ser conectadas ao aterramento ou alimentação, assim como outras portas ociosas do IC sem alterar a lógica do sistema.
d. O monitor de potência e o circuito do watchdog devem ser usados ​​no SCM para que a capacidade anti-interferência de todo o circuito possa ser aumentada drasticamente.
e. Os componentes do IC devem ser soldados diretamente na placa em vez dos soquetes do IC.
f. Como a velocidade atual pode atender aos requisitos, o oscilador de cristal do SCM deve ser diminuído e o circuito digital de baixa velocidade deve ser captado.


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Recursos úteis
• Análise de estratégias anti-interferência e de aterramento para PCBs
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