Le regole di base per la compatibilità elettromagnetica dei PCB a segnale misto sono.
- Rendere il percorso di corrente più vicino alla sorgente e il più compatto possibile in modo che l'area del circuito sia il più piccola possibile.
- Fornire un solo piano di riferimento per un sistema; in caso contrario, equivale a creare intenzionalmente un'antenna a dipolo.
Immagina un circuito stampato del convertitore ad alta frequenza in cui la tensione e la corrente di ingresso sono segnali analogici. Gli interruttori nel convertitore iniziano a commutare con l'applicazione di un segnale di clock digitale. Il circuito di alimentazione nel convertitore è analogico e il circuito di controllo è digitale.
Il PCB del convertitore è un PCB a segnale misto perché gestisce segnali sia analogici che digitali. In un PCB a segnale misto, i segnali analogici e digitali devono essere fisicamente separati in un processo noto come "partizionamento".
La progettazione di un PCB a segnale misto è una sfida perché i componenti analogici e digitali hanno correnti, tensioni e potenze nominali diverse. Tuttavia, seguire alcune regole di progettazione di base aiuterà a semplificare il partizionamento e il layout dei PCB a segnale misto.
I progettisti devono partizionare i PCB a segnale misto e progettare i layout con attenzione
Il raggiungimento della compatibilità elettromagnetica (EMC) è una questione di grande preoccupazione per i progettisti di PCB a segnali misti. Quando i segnali analogici e digitali coesistono su un PCB senza isolamento, è probabile che vengano mescolati insieme, causando diafonia e interferenze elettromagnetiche. Ad esempio, le correnti di terra della logica digitale possono contaminare i segnali analogici di basso livello su un PCB a segnali misti. Ciò può causare errori del circuito di feedback, guasti del sistema di controllo e armoniche nella forma d'onda di uscita. In questi casi, la compatibilità elettromagnetica del PCB a segnale misto è compromessa, con conseguenti scarse prestazioni del prodotto. Il partizionamento corretto e il layout corretto aiutano a mantenere isolati i segnali digitali e analogici e impediscono loro di interferire tra loro, riducendo così notevolmente la diafonia.
Durante il partizionamento e il layout di PCB a segnale misto, devono essere seguite due regole.
1. Mantenere il percorso della corrente più vicino alla sorgente e il più compatto possibile in modo che l'area del circuito sia il più piccola possibile.
2. Fornire un solo piano terra di riferimento per un sistema; in caso contrario, equivale a creare intenzionalmente un'antenna a dipolo.
Queste due regole sono considerate i principi di base del partizionamento PCB a segnali misti e della progettazione del layout. Qui, impariamo di più su queste due regole d'oro.
Regola 1. Mantieni il percorso corrente localizzato e compatto
Ogni segnale che scorre sul PCB ritorna alla sorgente attraverso il piano di massa. Le linee di segnale e le linee di ritorno formano un anello di corrente sul PCB. Secondo la prima regola sopra menzionata, le linee di ritorno devono essere posate in modo che siano adiacenti alla sorgente del segnale, creando un'area di loop minima.
D: Perché è consigliata questa configurazione e perché riduce le interferenze elettromagnetiche?
Tutte le correnti di ritorno preferiscono fluire attraverso percorsi a bassa impedenza. Quando la linea di ritorno si trova direttamente sotto la linea del segnale, l'anello di corrente ha l'impedenza più bassa. Quando la linea del segnale e la sua linea di ritorno formano un grande anello, si forma un percorso ad alta impedenza. Ciò è causato dalla capacità parassita e dall'induttanza nel circuito di corrente.
Quando le linee di segnale e di ritorno sono distanti, la capacità parassita ha un valore elevato, aumentando l'impedenza del loop. Esiste anche una relazione tra l'induttanza dell'anello e la distanza percorsa dalla carica, che aumenta ulteriormente l'impedenza del percorso. Quando il circuito è ampio, la carica in uscita dalla sorgente deve percorrere una lunga distanza per raggiungere il suolo. Ciò aumenta l'induttanza dell'anello di corrente, che a sua volta aumenta l'impedenza.
Quando i segnali analogici ad alta frequenza fluiscono attraverso ampi circuiti di corrente ad alta impedenza, emettono radiazioni e causano interferenze. Allo stesso modo, i segnali analogici di basso livello sono più suscettibili alle interferenze elettromagnetiche quando fluiscono attraverso circuiti di corrente ad alta impedenza. Inoltre, il segnale e le linee di ritorno formano un'antenna ad anello che aggrava il problema delle interferenze elettromagnetiche. Pertanto vogliamo rendere il loop di corrente breve, localizzato e compatto.
Regola 2. Necessità di un unico piano di riferimento
Il piano di terra diviso è un modo per isolare la messa a terra digitale e analogica. In questo metodo, i piani di massa sono separati l'uno dall'altro e non è possibile cablare in corrispondenza della divisione. In tali PCB in cui i piani di massa sono separati l'uno dall'altro, i due piani di massa sono collegati solo vicino all'alimentatore, formando un ampio anello di corrente, che non è favorevole per i progetti di PCB con interferenza elettromagnetica non sensibile. Inoltre, i piani di massa analogici e digitali sono a potenziali diversi ei lunghi fili posati su questi piani formano una vera e propria antenna a dipolo che emette radiazioni elettromagnetiche.
Tenendo presente tutti questi fattori, il partizionamento del PCB a segnale misto è l'approccio ideale. Il partizionamento mantiene comune il piano terra di riferimento. I segnali analogici vengono instradati nella sezione analogica ei segnali digitali nella sezione digitale, in modo che i segnali siano al loro posto.
Per la simulazione EMI di interi sistemi per sistemi su larga scala, automobilistici, mobili e aerospaziali complessi e complessi, è possibile utilizzare il software Clarity™ 3D Transient Solver.
Clarity 3D Transient Solver aumenta la velocità di simulazione dei progetti di interferenza elettromagnetica (EMI) fino a 10 volte rispetto ai tradizionali solutori di campo 3D e ha capacità di simulazione quasi illimitate. Basato sulla tecnologia del risolutore a matrice massicciamente parallela di Cadence, Clarity 3D Transient Solver consente ai laboratori anecoici costosi e dispendiosi in termini di tempo di eseguire test EMC di prototipi, simulando progetti di grandi dimensioni precedentemente considerati impraticabili o irrisolvibili, abbreviando i cicli di progettazione e accelerando i tempi.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., fondata nel 2010, è un produttore professionale specializzato inMacchina pick and place SMT, forno a rifusione,macchina da stampa per stampini, linea di produzione SMT e altri prodotti SMT.
Possedeva il proprio centro di lavorazione, assemblatori qualificati, tester e ingegneri QC, per garantire le solide capacità per la produzione, la qualità e la consegna delle macchine NeoDen.
3 diversi team di ricerca e sviluppo con un totale di 25 più ingegneri professionisti di ricerca e sviluppo, per garantire sviluppi migliori e più avanzati e nuove innovazioni.
Ingegneri di supporto e assistenza in inglese qualificati e professionali, per garantire la pronta risposta entro 8 ore, la soluzione fornisce entro 24 ore.
L'unico tra tutti i produttori cinesi che hanno registrato e approvato CE da TUV NORD.