En ce qui concerne les PCB d’ordinateurs portables, on choisit généralement des circuits imprimés à 6 ou 8 couches. Toutefois, en tenant compte des coûts, le PCB à 6 couches constitue un choix optimal pour les concepteurs de PCB. Malheureusement, la conception CEM (Compatibilité Électromagnétique) pour les PCB à 6 couches a toujours tourmenté les concepteurs de cartes.
La conception du développement d’un ordinateur portable est une procédure si complexe que la conception CEM doit être soigneusement prise en compte du début à la fin. En réalité, l’obtention d’une CEM optimale repose sur trois considérations clés qui seront présentées et examinées en détail dans cet article.
Première considération : conception du schéma
Au cours du processus dePCB d’ordinateur portableLors de la conception, la première étape consiste à mettre en œuvre la conception du schéma, c’est‑à‑dire que l’agencement global et la répartition macro des produits doivent être déterminés avant le développement proprement dit, y compris les positions des puces et des trous. Ensuite, l’ingénieur CEM effectuera une évaluation CEM afin d’ajuster les positions des puces et les exigences relatives aux trous pour les rendre conformes aux exigences CEM, telles que les positions des ponts et la position et le routage de la puce d’horloge. Un croquis de PCB d’ordinateur portable peut être réalisé afin de mieux effectuer l’évaluation CEM.
L’évaluation CEM couvre principalement les aspects suivants :
•Traçage de la position et du routage. Le routage des fils de connexion entre l’écran LCD et la carte mère ou le routage des connecteurs FFC-FPC doit être inspecté.
•Inspection de la limite de hauteur du PCB. Les fils de signaux haute vitesse ne peuvent pas être disposés dans la zone de hauteur nulle, qui fait référence à la carte de circuit imprimé ainsi qu’aux configurations environnantes. Les configurations environnantes comprennent le disque dur (HDD), le lecteur optique (ODD), etc.
•Inspection de la zone de blindage du boîtier. Les lignes de signaux à haute vitesse ne peuvent pas être disposées dans les zones exposées ou les zones avec séparation, car elles réduisent l’efficacité du blindage, comme la position du clavier, le couvercle de la mémoire, etc.
•Inspection du couvercle de l’ordinateur portable. Inclut le couvercle matériel et le couvercle de mémoire afin que le point de mise à la terre puisse être relié au blindage du boîtier tous les 30 mm.
•Mise à la terre des petits circuits imprimés lors de l’inspection de chaque unité - Une connexion parfaite doit être garantie entre les petits circuits imprimés de chaque unité et la terre au moyen de vis, afin d’éviter une grande impédance de masse et d’empêcher les signaux de bruit de rayonner dans l’espace.
•Un point de mise à la terre réservé doit être maintenu pour certains circuits spécialisés afin de garantir une faible impédance de mise à la terre.
•Inspection de la zone de bruit d’alimentation. L’instabilité de la zone d’alimentation entraînera l’échec de l’ensemble de la conception ou éloignera les puces de leur stabilité en leur fournissant une alimentation instable avec les perturbations générées.
•Une règle de la plus grande importance est que l’implantation des puces principales sur le PCB et la direction de leurs pistes doivent être confirmées et vérifiées.
Deuxième considération : conception de PCB
La conception de circuits imprimés (PCB) est un maillon si important dans la démarche CEM qu’une excellente conception de PCB constitue la condition préalable à l’obtention de performances CEM optimales. Une conception de PCB qui ne tient pas compte de la CEM entraînera inévitablement un gaspillage d’argent et de temps. La première question qu’une conception de PCB doit se poser est de savoir comment les interférences électromagnétiques (EMI) sont générées et pourquoi elles sont transmises. Une conception de PCB optimale ne pourra être obtenue que si ces deux questions reçoivent une réponse précise. La réponse à ces questions sera abordée dans la partie suivante de cet article. Un idéalRègle de conception de PCBva : La CEM doit être prise en compte dès le début de la conception et la rationalité de la conception doit être respectée. En outre, il est préférable d’appliquer une technologie de routage à faible coût. Les règles de conception détaillées pour les circuits imprimés incluent :
•Les fils de signaux haute vitesse ne doivent pas être posés sous les connecteurs et le circuit d’alimentation doit être éloigné des connecteurs.
•Les fils de signaux haute vitesse ne peuvent pas être disposés au bord du PCB sur aucun plan, et l’espacement entre le bord de la carte et ces fils doit être d’au moins 50 mils.
•Les fils de signal USB, LAN et de carte PCI doivent être aussi éloignés que possible des fils de signal à haute vitesse ou protégés par des fils de masse. De plus, les trous de masse doivent être conçus de manière appropriée.
•Les fils de signaux à haute vitesse doivent être disposés dans les couches internes.
•Étant donné que les circuits du microphone et du casque sont analogiques, ils doivent être isolés des autres circuits autant que possible.
•Les fils du signal d’horloge doivent être disposés dans les couches internes après être sortis du circuit intégré et doivent être isolés des fils de signal à l’interface d’E/S ainsi que des autres pistes. Les fils du signal d’horloge doivent être disposés à proximité du plan de masse de référence afin d’améliorer l’effet d’image. En outre, une connexion de terminaison RC doit être prévue lorsque toutes les pistes du signal d’horloge sont proches de la source d’horloge.
•La disposition de l’alimentation et de la masse doit être aussi compacte que possible afin de réduire les boucles. La largeur du fossé entre les alimentations est de 15 mil, avec un plan de masse continu ne contenant aucune piste. La masse divisée doit être réduite, car un fractionnement excessif augmentera l’impédance de masse.
•L’application raisonnable des condensateurs de découplage est également une préoccupation clé dans la conception de circuits imprimés. Il faut éviter que les lignes de signaux à haute vitesse traversent de la couche supérieure à la couche inférieure, et des vias de masse doivent être établis afin de réduire l’impédance de masse. En outre, des condensateurs de découplage doivent être ajoutés aux bornes des circuits intégrés et à chaque couche d’alimentation. Au minimum, l’emplacement des condensateurs de découplage doit être réservé à l’avance.
•Les composants anti-EMI doivent être appliqués de manière appropriée en fonction de leur application et de leur prix.
Troisième considération : inspection des PCB
Tout d’abord, un concept doit être ancré dans l’esprit de l’ingénieur : l’impédance en espace libre à haute fréquence est de 377 ohms. En ce qui concerne le rayonnement dans l’espace des EMI ordinaires, comme la boucle de signal atteint un stade où elle peut être considérée comme équivalente à l’impédance de l’espace, le signal est rayonné dans l’espace. Pour comprendre ce point, il est tout à fait nécessaire de réduire l’impédance de la boucle de signal.
Pour contrôler l’impédance de la boucle de signal, la méthode principale consiste à réduire la longueur du signal et à diminuer la surface de la boucle. En outre, une terminaison appropriée doit être mise en œuvre pour contrôler la réflexion dans la boucle. En réalité, une méthode de contrôle de la boucle de signal repose sur la mise à la masse des signaux clés. Étant donné que les pistes présentent elles-mêmes une impédance en haute fréquence, il est préférable de tirer parti du plan de masse ou de fils de masse pour les connecter à la masse à plusieurs reprises au moyen de vias. De nombreux conceptions de ce type parviennent à éviter que les signaux d’horloge ne dépassent les niveaux de rayonnement autorisés.
De plus, pour empêcher les signaux de traverser les zones divisées, de nombreux ingénieurs partitionnent la masse en fonction des signaux mais oublient cela lors du routage. En conséquence, la boucle de signal couvre une grande surface, augmentant la longueur de la piste.
En ce qui concerne la partie transmission EMI, il est essentiel d’appliquer de manière appropriée le condensateur de dérivation et le condensateur de découplage. Le condensateur de dérivation doit être placé sur les broches d’alimentation de la puce et les fils de masse avec les connexions les plus courtes possibles. Le condensateur de découplage doit être placé à l’endroit où la variation de la demande de courant est la plus élevée, afin d’empêcher le bruit de se coupler à partir des fils d’alimentation et de masse en raison de l’impédance des pistes. Bien sûr, des éléments magnétiques peuvent être utilisés pour absorber le bruit. Une inductance peut parfois être utilisée pour filtrer le bruit également. Cependant, il convient de noter que l’inductance possède une plage de réponse en fréquence et que le boîtier détermine également sa réponse en fréquence.
Ressources utiles :
•Influence du routage PCB sur les performances CEM des produits électroniques
•Garantir la réussite du premier coup dans la conception CEM des circuits imprimés
•Règles de conception de partitionnement de PCB pour l’amélioration de la CEM
•L’introduction la plus complète aux outils automatisés EMI et EMC
•Technique d’assemblage de PCB pour ordinateur portable
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