Como plataforma para componentes cuyas aplicaciones pueden implementarse eficazmente en productos electrónicos, las PCB (Placas de Circuito Impreso) desempeñan un papel clave como conexión eléctrica entre los componentes y constituyen la base de los dispositivos o equipos electrónicos. Por lo tanto, su rendimiento y calidad conducen directamente a los de los productos electrónicos. Con el rápido desarrollo de la tecnología de la microelectrónica, numerosos productos electrónicos tienden a funcionar conjuntamente, de modo que la interferencia entre ellos aumenta cada vez más. Además, el incremento de la densidad de las PCB hace que la calidad del diseño de la PCB desempeñe un papel fundamental a la hora de determinar el grado de interferencia y la resistencia a la misma. En consecuencia, además de la selección de componentes y el diseño del circuito, una excelente disposición de componentes y un buen ruteo también contribuyen al diseño EMC (Compatibilidad Electromagnética) de la PCB cuando se requiere que el circuito alcance un rendimiento óptimo.
EMC se refiere a la capacidad de un dispositivo o sistema para funcionar con normalidad en un entorno electromagnético, al mismo tiempo que evita generar interferencias electromagnéticas inaceptables para los dispositivos o sistemas circundantes. La interferencia electromagnética se produce por múltiples razones, que se resumen principalmente en una frecuencia de funcionamiento extraordinariamente alta o en un diseño o ruteo inaceptables. En el contexto de una alta frecuencia de radio (RF) inevitable, los diseñadores deben centrarse en la disposición de los componentes, el ruteo, el diseño de la alimentación y de la puesta a tierra al implementar el diseño de PCB, teniendo en cuenta la EMC. Además, para PCBs con diferente número de capas, deben considerarse distintos elementos de diseño para lograr un rendimiento óptimo.
Fuente de interferencia
• Corriente en modo diferencial y corriente en modo común
a. Transmisión en modo diferencial y transmisión en modo común
Cualquier circuito contiene corriente de modo común (CM) y corriente de modo diferencial (DM). Ambas determinan el grado de transmisión de RF. De hecho, existe una gran diferencia entre ellas. Cuando se dispone de un par de conductores o pistas y una fuente de retorno de referencia, cualquiera de los dos tipos de corriente estará presente. En términos generales, las señales DM transportan datos o información útil. El modo común, sin embargo, causa la mayor parte de los problemas de EMC como efecto negativo de la corriente DM. La transmisión DM suele definirse como transmisión de línea a línea, mientras que la transmisión CM suele definirse como transmisión de línea a tierra. La intensidad de campo máxima generada por un lazo cerrado puede calcularse mediante la fórmula
.Ese refiere a la intensidad máxima de campo (μV/m);rse refiere a la distancia entre el lazo cerrado y la antena de medición (m);fse refiere a la frecuencia (MHz);Yosse refiere a la corriente (mA); A se refiere al área del lazo (cm²).
Basado en la fórmula anterior, se indica claramente que la intensidad de campo es directamente proporcional al área del lazo. Para reducir el nivel de transmisión DM (TL), el área del lazo debe reducirse además de la reducción de la corriente de la fuente.
La radiación de CM resulta de la caída de tensión que hace que el voltaje de puesta a tierra parcial sea más alto que el de la tierra de referencia. El cable conectado a un sistema de puesta a tierra influyente se considera una antena que es un componente de la radiación de CM. El componente de campo lejano puede describirse mediante la fórmula
,Kse refiere al coeficiente de transmisión;Yose refiere a la corriente CM (A);lse refiere a la longitud del cable (m);fse refiere a la frecuencia de transmisión (MHz);rse refiere a la distancia (m).
Esta fórmula indica claramente que la intensidad de campo es directamente proporcional a la longitud del cable. La reducción de la transmisión CM depende de la disminución de la corriente CM y de la reducción de la longitud del cable.
b. Conversión entre CM y DM
DM y CM pueden convertirse mutuamente cuando se dispone de dos líneas de señal con diferente impedancia. La impedancia está determinada principalmente por conductores o por condensadores e inductores en forma de peine que están relacionados con el trazado físico. Para el trazado de la mayoría de las PCB, la capacitancia e inductancia parásitas deben controlarse bien hasta un mínimo para evitar que se generen CM y DM. Por lo tanto, los circuitos que son sensibles al entorno deben alcanzar un equilibrio mediante un cierto método, de modo que los conductores o la capacitancia en forma de peine de cada conductor sean equivalentes a la capacitancia parásita.
c. Método general para detener la interferencia CM y DM
La directriz fundamental para detener la corriente de modo común (CM) y de modo diferencial (DM), así como la interferencia de RF, radica en la compensación de la capacidad de corriente o en la minimización de la capacidad de corriente. A medida que la corriente fluye por las pistas, se generan líneas de fuerza magnéticas, lo que conduce a la aparición de un campo eléctrico. Ambos campos son capaces de radiar energía de RF. Si las líneas de fuerza magnéticas se compensan o se reducen al mínimo, la energía de RF dejará de existir, lo que finalmente detendrá la interferencia. Las medidas o reglas específicas que se pueden seguir se discutirán en la última parte de este artículo.
• Diafonía
Como un elemento crucial del diseño de PCB, la diafonía debe considerarse cuidadosamente en cada eslabón de todo el proceso. La diafonía se refiere al acoplamiento electromagnético no deseado entre pistas, terminales, haces de cables, componentes u otros elementos electrónicos que tienden a verse afectados por interferencias electromagnéticas.
Como enfoque líder de transmisión de EMI (Interferencia Electromagnética), la diafonía tiende a causar interferencias entre las pistas. La diafonía puede clasificarse en acoplamiento capacitivo y acoplamiento inductivo. El primero suele derivarse del hecho de que una pista se encuentra sobre otras pistas o sobre un plano de referencia. El segundo suele derivarse de pistas que están físicamente próximas entre sí. Cuando se trata de pistas paralelas, la diafonía presenta dos modos: hacia adelante y hacia atrás. Para las PCB, la diafonía hacia atrás es más digna de consideración que la diafonía hacia adelante. En los circuitos, cuanto mayor es la impedancia entre la alimentación y las pistas interferidas, mayor será el nivel de diafonía. La diafonía inductiva puede controlarse aumentando la distancia de borde a borde entre las pistas y las líneas de transmisión o terminales, o minimizando la distancia entre las pistas y el plano de referencia.
• Análisis del espectro de señales digitales
a. Señales digitales
La característica de las señales digitales es la onda cuadrada, y las señales de onda cuadrada están compuestas por la onda fundamental y muchas ondas sinusoidales armónicas. La transformada de Fourier puede aplicarse para capturar la forma de onda del rango de frecuencias de las señales digitales. Por lo tanto, cuanto más corto sea el período de repetición de los pulsos, mayor será su frecuencia de repetición y también la frecuencia de los armónicos. Teóricamente, el tiempo de subida de la onda cuadrada es cero, por lo que el contenido armónico es infinito. Sin embargo, se trata de una forma de onda trapezoidal con ambos flancos, de subida y de bajada.
b. Conversión del dominio temporal y del dominio de frecuencia de pulsos (transformada de Fourier)
La transformada de Fourier hace que un pulso rectangular se descomponga en ondas cosenoidales o senoides, de acuerdo con la fórmula
. En esta ecuación,ANUNCIOnse refiere a la amplitud de cada forma de onda coseno;nse refiere al conteo de ondas armónicas;wse refiere a la frecuencia angular.
• Desacoplamiento y puesta a tierra
a. Diseño desacoplado
Compuesto por un inductor y un condensador, el filtro de paso bajo es capaz de filtrar señales de interferencia de alta frecuencia. La inductancia parasitaria en las líneas ralentizará la fuente de alimentación, de modo que la corriente de salida de los dispositivos de accionamiento disminuirá. La colocación adecuada del condensador de desacoplo y la aplicación de la función de almacenamiento de energía del inductor y el condensador hacen posible suministrar corriente a los dispositivos en el momento de encendido y apagado. En un lazo de CC, el cambio de carga generará ruido en la alimentación. La configuración del condensador de desacoplo puede evitar que se genere ruido debido al cambio de carga.
b. Diseño de puesta a tierra
Para los dispositivos electrónicos, la puesta a tierra es un método crucial para controlar las interferencias. Si la puesta a tierra se combina correctamente con medidas de blindaje, la mayoría de los problemas de interferencia se resolverán.
• Diseño de componentes y enrutamiento
La disposición del circuito determina directamente el grado de interferencia electromagnética y la intensidad de la resistencia a la interferencia. Una disposición adecuada no solo incrementa la eficiencia del circuito, sino que también mejora la EMC de todo el sistema. Cuanto mayor sea la frecuencia de trabajo de la unidad de circuito, mayor será la velocidad y más diversificado será el espectro de la señal. En consecuencia, cuanto mayor sea la proporción de componentes de alta frecuencia, más fuerte será la interferencia. Desde la perspectiva de la frecuencia, primero viene el circuito de alta frecuencia, luego el circuito de frecuencia media y finalmente el circuito de baja frecuencia. Sin embargo, desde la perspectiva de la velocidad lógica, primero viene el circuito de alta velocidad, luego el circuito de velocidad media y finalmente el circuito de baja velocidad. De acuerdo con esa teoría, la disposición del circuito debe implementarse conforme al siguiente diseño.
Además de la clasificación según la frecuencia o la velocidad, la función y el tipo también pueden utilizarse como criterio de clasificación. Las medidas detalladas que deben tomarse se analizarán en la parte restante de este artículo en breve. Sigue leyendo y las obtendrás con todo detalle.
Reglas de diseño de PCB para EMC
Dado que se han identificado las fuentes de interferencia que provocan daños en el rendimiento EMC de los circuitos, deben elaborarse reglas de diseño correspondientes para EMC que se adapten a dichas fuentes. A continuación se presentan las reglas de diseño de PCB para lograr el éxito en EMC.
• Diseño de superficie
a.Es necesario tener en cuenta el tamaño de la PCB. Cuando se trata de placas de tamaño extraordinariamente grande, las pistas deben recorrer una gran distancia, lo que incrementa la impedancia, reduce la inmunidad al ruido y eleva el costo de fabricación. Cuando se trata de placas de tamaño extraordinariamente pequeño, se generarán problemas de disipación térmica y tenderá a producirse diafonía entre las pistas adyacentes. El tamaño de PCB recomendado es de forma rectangular, con una relación entre largo y ancho de 3:2 o 4:3. Además, cuando el tamaño de la placa supera los 200mm*150mm, debe considerarse la resistencia mecánica que soporta la placa. Por lo tanto, es muy importante que conozca el límite de su fabricante de PCB en cuanto a las dimensiones de la placa. Por ejemplo, PCBCart puede fabricar placas de circuito impreso con un mínimo de 6*6mm y un máximo de 600*700mm. Consulte sufabricación de PCB personalizadascapacidades para más detalles.
b.La partición debe considerarse cuidadosamente para el diseño de la disposición de los componentes. Los circuitos digitales, los circuitos analógicos y las fuentes de ruido deben colocarse de forma independiente en la placa, y los circuitos de alta frecuencia deben aislarse de los de baja frecuencia. Además, se debe prestar atención a la distribución de componentes con señales fuertes y débiles, así como a la cuestión de la dirección de transmisión de la señal.
c.El diseño debe centrarse en el componente principal de cada circuito funcional para garantizar que los componentes estén ordenados y compactos, alineados en la misma dirección. Para evitar que se produzca acoplamiento entre señales, los componentes fácilmente influenciados por interferencias no deben colocarse adyacentes.
d.Los componentes de señal sensible deben estar lejos de los dispositivos de potencia y de alta potencia, y las líneas de señal sensible nunca deben pasar por encima de dispositivos de alta potencia. Los componentes sensibles a la temperatura deben colocarse lejos de los dispositivos térmicos, mientras que los componentes sensibles a la temperatura deben ubicarse en la zona con la temperatura más baja.
e.Se debe aumentar la distancia entre componentes con una alta diferencia de potencial para evitar la posible aparición de cortocircuitos. Además, los componentes de alta potencia deben tratar de disponerse en lugares inaccesibles al tacto de la mano durante las pruebas y contar con protección de aislamiento.
f.Un orificio pasante aportará una capacitancia distribuida de 0,5 pF, por lo que la reducción de orificios pasantes es beneficiosa para mejorar la velocidad de funcionamiento.
•Diseño de componentes
a.En comparación con los componentes discretos, se debe dar prioridad a la selección de componentes integrados debido a sus ventajas de excelente encapsulado, menor número de uniones de soldadura y baja tasa de fallos. Además, se deben seleccionar dispositivos con una pendiente de señal relativamente lenta para que se reduzcan las componentes de alta frecuencia generadas por las señales. La aplicación de dispositivos de montaje superficial puede reducir la longitud de las pistas, disminuir la impedancia y mejorar la EMC.
b.Los componentes deben colocarse según la misma clasificación. Los componentes incompatibles deben ubicarse de forma independiente para garantizar que no interfieran entre sí en el espacio.
c.Los componentes que pesen más de 15 g no deben pasar por el proceso de soldadura hasta que hayan sido fijados mediante un soporte. Los componentes que sean a la vez grandes y pesados y que generen mucho calor no deben montarse en la placa; en su lugar, deben montarse en la placa inferior de la caja terminada. Además, se debe garantizar la disipación térmica y los componentes sensibles al calor deben estar alejados de los componentes que generan calor.
d.Cuando se trata de componentes ajustables como potenciómetros, bobinas de inductancia ajustable, condensadores variables y microinterruptores, se deben considerar los requisitos estructurales de todo el sistema. Estos componentes deben colocarse en la placa de circuito si se requiere un ajuste interno, mientras que deben ubicarse en lugares compatibles con la placa de la máquina si se necesita un ajuste externo.
• Diseño de enrutamiento
La regla general de enrutamiento se ajusta a la siguiente secuencia:
Aparte de esa regla general de enrutamiento, hay ciertos detalles que nunca deben pasarse por alto:
a.Para minimizar la interferencia por radiación, se deben seleccionar PCB multicapa con capas internas definidas como plano de alimentación y plano de tierra, de modo que se pueda reducir la impedancia del circuito de alimentación y se pueda suprimir el ruido de impedancia común, generando un plano de tierra uniforme para las líneas de señal. Esto desempeña un papel clave en la supresión de la radiación al mejorar la capacitancia distribuida entre las líneas de señal y el plano de tierra. Más notas de diseño para PCB multicapa se describen en la sección de Capa de PCB y Diseño EMC a continuación.
b.Se debe mantener una baja impedancia en las señales de alta frecuencia mediante las líneas de alimentación, las líneas de tierra y las pistas de la placa de circuito. Cuando la frecuencia se mantiene tan alta, las líneas de alimentación, las líneas de tierra y las pistas de la placa de circuito se convierten todas en pequeñas antenas responsables de recibir y transmitir interferencias. Para contrarrestar dichas interferencias, en comparación con añadir condensadores de filtrado, es más importante reducir la impedancia de alta frecuencia propia de las líneas de alimentación, las líneas de tierra y las pistas de la placa de circuito. Por lo tanto, las pistas de la placa de circuito deben ser cortas, gruesas y estar dispuestas de manera uniforme.
c.Las líneas de alimentación, las líneas de puesta a tierra y las pistas impresas deben disponerse adecuadamente de modo que sean cortas y rectas para minimizar el área de bucle formada por las líneas de señal y las líneas de retorno.
d.El generador de reloj debe estar lo más cerca posible de los dispositivos de reloj.
e.La carcasa del oscilador de cristal de cuarzo debe estar conectada a tierra.
f.El dominio de reloj debe estar rodeado por líneas de puesta a tierra y las líneas de reloj deben ser lo más cortas posible.
g.Para reducir la transmisión y el acoplamiento de señales de alta frecuencia en la placa de circuito, se deben utilizar líneas quebradas con un ángulo de 45° en lugar de 90°.
h.La conexión de un solo punto con la alimentación y la conexión de un solo punto con la tierra deben aplicarse en PCB de una sola capa y PCB de doble capa. Tanto las líneas de alimentación como las líneas de tierra deben ser lo más gruesas posible.
i.El circuito de accionamiento de E/S debe estar cerca de los conectores en el borde de la placa de circuito.
j.Las líneas clave deben intentar ser gruesas y se debe añadir tierra de protección a ambos lados. Las líneas de alta velocidad deben ser cortas y rectas.
k.Los pines de los componentes deben ser lo más cortos posible, lo que resulta especialmente útil para los condensadores de desacoplo; utilice condensadores de montaje sin pines.
l.Cuando se trata de componentes A/D, las líneas de tierra en la sección digital y en la sección analógica no deben cruzarse.
m.Las señales de reloj, bus y selección de chip deben estar lejos de las líneas de E/S y de los conectores.
n.Las líneas de entrada de voltaje analógico y el terminal de voltaje de referencia deben estar alejados de las líneas de señal del circuito digital, especialmente del reloj.
o.La interferencia es menor cuando las líneas de reloj son perpendiculares a las líneas de E/S que cuando son paralelas a las líneas de E/S. Además, los pines de los componentes de reloj deben estar lejos de los cables de E/S.
p.El trazado nunca debe disponerse debajo de un cristal de cuarzo ni de dispositivos sensibles al ruido.
q.El bucle de corriente nunca debe generarse alrededor de circuitos de señal débil o circuitos de baja frecuencia.
r.Ninguna señal debe generar un bucle. Si es necesario disponer un bucle, este debe ser lo más pequeño posible.
• Enrutamiento de trazas
a.El diseño en paralelo debe realizarse en señales actuales con la misma salida pero en direcciones opuestas para eliminar la interferencia magnética.
b.La discontinuidad de las pistas impresas debe reducirse al máximo. Por ejemplo, el ancho de la pista no debe cambiar de forma brusca y las esquinas de las pistas no deben superar los 90°.
c.La EMI tiende a generarse principalmente en las líneas de señal de reloj, y estas líneas de señal de reloj deben estar cerca del bucle de puesta a tierra durante el proceso de enrutamiento.
d.El conductor del bus debe estar junto al bus que se va a conducir. Cuando se trata de los cables alejados de las PCB, los controladores deben colocarse junto a los conectores.
e.Dado que las líneas de señal de los conductores de reloj, del controlador de filas o de los controladores de bus suelen transportar grandes corrientes transitorias, las pistas impresas deben ser lo más cortas posible. Para componentes discretos, el ancho de las pistas impresas puede alcanzar aproximadamente 1,5 mm. Sin embargo, para los circuitos integrados, el ancho de las pistas impresas debe estar entre 0,2 mm y 1,0 mm.
f.Se debe evitar el uso de láminas de cobre de gran área alrededor de dispositivos térmicos o conductores por los que fluya una gran corriente; de lo contrario, si los productos permanecen en un entorno térmico durante mucho tiempo, es posible que se produzcan problemas como la hinchazón o el desprendimiento de la lámina de cobre. Si es imprescindible utilizar láminas de cobre de gran área, es mejor emplear un diseño en rejilla, lo cual ayuda a eliminar el gas que se escapa generado por la adhesión térmica entre la lámina de cobre y el sustrato.
g.La abertura del orificio en el centro de la almohadilla debe ser adecuadamente mayor que la de los pines del componente. Tiende a generarse soldadura fría si las almohadillas son demasiado grandes.
• Diseño de energía
Un diseño de alimentación inadecuado genera un gran nivel de ruido, lo que finalmente reduce el rendimiento de los productos. Dos factores principales causan una alimentación inestable:
#1: En el estado de conmutación a alta velocidad, la corriente de intercambio transitoria es demasiado grande;
#2: La inductancia existe en el retorno de corriente.
Como resultado, la integridad de la alimentación debe considerarse plenamente en el diseño de PCB; además, también se deben seguir las siguientes reglas.
a. Diseño de filtrado de desacoplamiento de potencia
El puenteo de un condensador de desacoplo con una capacitancia de 0,01 μF a 0,1 μF en dos terminales de la alimentación del chip IC puede reducir drásticamente el ruido y la corriente de sobretensión en toda la placa. Una vez cumplida la compensación de corriente, cuanto menor sea la capacitancia de desacoplo, mejor. Los condensadores de montaje deben utilizarse de forma óptima debido a su baja inductancia de plomo.
El método más eficaz para filtrar la energía consiste en disponer el filtro en el cable de alimentación de CA. Para evitar que los conductores se acoplen mutuamente o que se formen bucles, las líneas de entrada y salida del filtro deben dirigirse desde ambos lados de la placa de circuito y los conductores deben ser lo más cortos posible.
b. Diseño de protección de energía
El diseño de protección de energía abarca la protección contra sobrecorriente, la alarma por falta de voltaje, el arranque suave y la protección contra sobretensión. La protección contra sobrecorriente puede lograrse en la sección de potencia de la PCB mediante la aplicación de un fusible. Para evitar que el fusible afecte a otros módulos durante el proceso de fusión, también se debe diseñar el voltaje de entrada de manera que mantenga la capacitancia. Para evitar que una sobretensión dañe accidentalmente los componentes, se debe establecer un potencial igual mediante dispositivos de protección como el tubo de descarga y el varistor entre la línea de distribución y el potencial de tierra para lograr la protección contra sobretensión.
• Diseño de suelo
Para un dispositivo de potencial equivalente con un punto de referencia de potencial eléctrico, los conductores de tierra presentan un potencial inconstante. Pueden observarse diferencias relativamente grandes al usar un medidor para medir el potencial entre puntos de los conductores de tierra, lo que finalmente provocará errores cuando el circuito esté funcionando.
La principal causa de EMI por los conductores de tierra radica en la impedancia de dichos conductores. Cuando la corriente fluye a través de los conductores de tierra, se genera un voltaje, que en realidad es ruido de tierra. Bajo la acción de este voltaje, se producirá una corriente de lazo en los conductores de tierra, que posteriormente generará interferencia de bucle de tierra. Si dos circuitos comparten el mismo conductor de tierra, se producirá un acoplamiento por impedancia común.
Las soluciones para la interferencia por bucle de tierra incluyen el corte del bucle de tierra, el aumento de la impedancia del bucle de tierra y la aplicación de circuitos balanceados. Los métodos para eliminar el acoplamiento por impedancia común consisten en la reducción de la impedancia en el cable de tierra común o en la conexión a tierra de un solo punto en paralelo. Las reglas específicas en cuanto al diseño del cable de tierra son las siguientes.
a. Separación entre tierra digital y tierra analógica
Si en la placa de circuito impreso hay disponibles tanto circuitos analógicos como circuitos lineales, deben aislarse entre sí. Los circuitos de baja frecuencia deben depender más de una conexión a tierra paralela de un solo punto. Cuando se presenten problemas en el proceso práctico de enrutamiento, se puede implementar parcialmente una conexión a tierra en serie antes de la conexión a tierra en paralelo. Los circuitos de alta frecuencia tienden a depender de una conexión a tierra en serie de múltiples puntos y los conductores de tierra deben ser cortos y gruesos. Se debe aplicar masivamente lámina de cobre en forma de rejilla alrededor de los componentes de alta frecuencia.
b. Los cables de tierra deben ser lo más gruesos posible
Los cables de puesta a tierra deben ser lo más gruesos posible para que pueda circular una corriente dos veces mayor que la corriente admisible de la PCB, a fin de aumentar la resistencia al ruido. Si se aplica vertido de cobre para formar los cables de tierra, se debe evitar el cobre muerto. Además, el cobre con funciones similares debe conectarse entre sí mediante pistas gruesas para garantizar la calidad de los cables de tierra y reducir el ruido.
c. Circuito de bucle cerrado formado por conductores de tierra
Para una placa de circuito que contiene solo circuitos digitales, la capacidad de resistencia al ruido puede aumentarse diseñando el circuito de puesta a tierra en un bucle circular.
Diseño de capas de PCB y EMC
• Recuento apropiado de capas de PCB
En cuanto al número de capas,PCB de una sola capa, PCB de doble capa y PCB multicapa.
a.Las PCB de una sola capa y las PCB de doble capa son adecuadas para el ruteo de densidad media/baja o para circuitos de baja integridad. Por motivos de costo de fabricación, la mayoría de los productos de electrónica de consumo dependen de PCB de una sola capa o de doble capa. Sin embargo, ambas generan mucho EMI como resultado de los defectos de sus estructuras y también son sensibles a las interferencias externas.
b.Las PCB multicapa tienden a aplicarse más en el enrutamiento de alta densidad y en circuitos de chips de alta integridad. Por lo tanto, cuando la frecuencia de la señal es alta y los componentes electrónicos están distribuidos con alta densidad, se deben seleccionar PCB de al menos 4 capas. En el diseño de PCB multicapa, el plano de alimentación y el plano de tierra deben disponerse específicamente, reduciendo la distancia entre las líneas de señal y las líneas de tierra. Como resultado, el área de bucle de todas las señales puede reducirse de manera notable. Desde la perspectiva de la EMC, las PCB multicapa son capaces de reducir eficazmente la radiación y mejorar la capacidad de antiinterferencia.
• Diseño de PCB de una sola capa
Las PCB de una sola capa suelen funcionar a una baja frecuencia de varios cientos de KHz, ya que muchas condiciones de diseño de alta frecuencia están limitadas debido a restricciones de baja frecuencia, como la falta de retorno de circuito de RF y de las condiciones de control requeridas por un cierre completo, el evidente efecto pelicular de la línea o problemas inevitables de antena magnética y de bucle. Por lo tanto, las PCB de una sola capa tienden a ser sensibles a interferencias de RF como electricidad estática, pulsos rápidos, radiación o RF conducida. En el diseño de PCB de una sola capa, no se tienen en cuenta la integridad de la señal ni la adaptación en el terminal. Primero se realiza el diseño de las líneas de alimentación y tierra, luego el diseño de las señales de alto riesgo que deben colocarse junto a la línea de tierra. Cuanto más cerca, mejor. Finalmente se diseña el resto de las líneas. Las medidas de diseño específicas incluyen:
a.Se debe asegurar que los cables de alimentación y tierra sigan los puntos de puesta a tierra de la caja de alimentación en la red de señales del circuito clave.
b.Las pistas deben rutearse de acuerdo con las subfunciones y los requisitos de diseño deben considerarse de manera crítica en los componentes sensibles y en los terminales de E/S y conectores correspondientes.
c.Todos los componentes de la red de señales críticas deben colocarse adyacentes.
d.Cuando las PCB requieran múltiples puntos de puesta a tierra, asegúrate de que esos puntos estén conectados entre sí e incluye el diseño del método de conexión.
e.Para el enrutamiento de otras líneas, las líneas con mayor capacidad de soportar RF deben utilizar el método de diseño de mini pass con una ruta de retorno de RF despejada a lo largo de todo el recorrido.
• Diseño de PCB de doble/multicapa
a.El plano de alimentación principal debe disponerse adyacente al plano de tierra correspondiente para generar capacitancia de acoplamiento. En cooperación con el condensador de desacoplo de la PCB, el plano de alimentación principal contribuye a reducir la impedancia del plano de alimentación y a obtener un excelente efecto de filtrado.
b.No se permite que las señales clave en planos adyacentes crucen la zona de separación para evitar que el bucle de señal se agrande, disminuir la radiación intensa y reducir la sensibilidad a las interferencias.
c.Señales clave como las señales de reloj, señales de alta frecuencia y señales de alta velocidad requieren un plano de tierra adyacente. Por ejemplo, un plano de señal adyacente a un plano de tierra puede considerarse como un plano óptimo para el ruteo de señales, de modo que el área del lazo de señal y la radiación de apantallamiento puedan reducirse.
d.El plano de alimentación suele ser más pequeño que el plano de tierra debido a la conformidad con la regla 20H.
