Évitez les problèmes électromagnétiques dans la conception des PCB (2)
La diaphonie et les traces sont essentielles
Les traces sont particulièrement importantes pour assurer la bonne circulation du courant. Si le courant provient d'un oscillateur ou d'un autre appareil similaire, il est particulièrement important de maintenir le courant séparé du plan de masse ou de ne pas l'exécuter en parallèle avec une autre trace. Deux signaux parallèles à grande vitesse peuvent générer des EMC et EMI, en particulier la diaphonie. Le chemin de résistance doit être minimisé et le chemin de courant de retour doit être aussi court que possible. La longueur de la trace du chemin de retour doit être identique à la longueur de la trace de transmission.
Pour EMI, l'un est appelé la "trace agressive" et l'autre est la "trace victimisée". Le couplage inductif et capacitif peut affecter les traces «victimisées» en raison de la présence de champs électromagnétiques, qui peuvent provoquer des courants directs et inverses sur les «traces victimisées». De cette façon, des ondulations sont générées dans un environnement stable où les longueurs émises et reçues du signal sont presque égales.
Dans un environnement de trace stable et bien équilibré, les courants induits devraient s'annuler pour éliminer la diaphonie. Cependant, nous sommes dans un monde imparfait et de telles choses ne se produiront pas. Par conséquent, notre objectif est de réduire au minimum la diaphonie sur toutes les traces. Si la largeur entre les lignes parallèles est doublée, l'effet de la diaphonie peut être minimisé. Par exemple, si la largeur de trace est de 5 mils, la distance minimale entre deux traces parallèles doit être de 10 mils ou plus.
Alors que de nouveaux matériaux et de nouveaux composants continuent d'émerger, les concepteurs de circuits imprimés doivent continuer à résoudre les problèmes de compatibilité électromagnétique et d'interférence.
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Condensateur de découplage
Le découplage des condensateurs peut réduire les effets néfastes de la diaphonie. Ils doivent être situés entre les broches d'alimentation et de mise à la terre de l'appareil pour garantir une faible impédance CA et réduire le bruit et la diaphonie. Pour obtenir une faible impédance sur une large gamme de fréquences, plusieurs condensateurs de découplage doivent être utilisés.
L'utilisation de condensateurs de découplage autour du réseau de grille à billes réduit la diaphonie.Un principe important pour placer des condensateurs de découplage est que le condensateur avec la plus petite valeur de capacité doit être aussi proche que possible de l'appareil pour réduire l'influence de l'inductance sur les traces. Ce condensateur particulier est placé aussi près que possible des broches d'alimentation ou des traces d'alimentation de l'appareil, et le plot du condensateur est connecté directement au via ou au plan de masse. Si les traces sont longues, utilisez plusieurs vias pour minimiser l'impédance de terre.
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Évitez les angles à 90 °
Pour réduire les EMI, évitez de former des traces, des vias et d'autres composants à un angle de 90 °, car les angles droits peuvent rayonner. La capacité augmentera à ce coin, et l'impédance caractéristique changera, entraînant une réflexion puis une EMI. Pour éviter les angles à 90 °, les traces doivent être acheminées à au moins deux angles à 45 ° vers les coins.
Soyez prudent avec vias
Dans presque toutes les dispositions de PCB, des vias doivent être utilisés pour fournir des connexions conductrices entre différentes couches. Les ingénieurs de mise en page de PCB doivent être prudents car les vias peuvent créer une inductance et une capacité. Dans certains cas, ils provoquent également des réflexions car l'impédance caractéristique change lorsqu'un via est réalisé dans une trace.
Gardez également à l'esprit que les vias augmentent la longueur de trace et nécessitent une correspondance. Pour les traces différentielles, évitez autant que possible les vias. Si cela ne peut être évité, des vias doivent être utilisés dans les deux traces pour compenser les retards dans le signal et le chemin de retour.
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Câble et blindage physique
Les câbles transportant des circuits numériques et des courants analogiques peuvent générer une capacité et une inductance parasites, provoquant de nombreux problèmes liés à la CEM. Si des câbles à paire torsadée sont utilisés, le niveau de couplage est maintenu bas et les champs magnétiques générés sont éliminés. Pour les signaux haute fréquence, des câbles blindés doivent être utilisés, les faces avant et arrière étant mises à la terre pour éliminer les interférences EMI.
Le blindage physique doit couvrir tout ou partie du système avec un boîtier métallique pour empêcher l'EMI d'entrer dans le circuit PCB. Ce blindage est comme un conteneur conducteur fermé et mis à la terre qui réduit la taille de la boucle d'antenne et absorbe les interférences électromagnétiques.