Al giorno d’oggi, ogni tipo di prodotto elettronico ha penetrato in ogni angolo della vita delle persone, portando allo sviluppo rapido dei PCB, che sono il cuore dei dispositivi elettronici. Il corretto, sicuro e stabile funzionamento dei dispositivi elettronici dipende in larga misura dalla progettazione del PCB. Nel processo di progettazione del PCB, l’anello più importante è la progettazione della messa a terra e dell’anti-interferenza per i prodotti elettronici. Finora, i progettisti di specifici PCB hanno le proprie opinioni riguardo alla messa a terra e all’anti-interferenza, e sia i metodi sia le tecnologie relativi alla messa a terra e all’anti-interferenza stanno progredendo di continuo, il che fornirà una garanzia significativa per un funzionamento costantemente sicuro e stabile dei dispositivi elettronici. Questo articolo discute le strategie di anti-interferenza e di messa a terra per i PCB.
Messa a terra dei segnali digitali e dei segnali analogici
Nel processo di progettazione PCB, non riusciamo a distinguere rigorosamente le aree dei segnali digitali o le aree dei segnali analogici. Un altro esempio: in un circuito, come sezione comune, è difficile giudicare a quale sezione appartenga l’alimentazione. Il metodo comune di anti-interferenza consiste nel distinguere i circuiti digitali dai circuiti analogici e nel disegnarli in aree diverse. Ma come progettare la sezione che non può essere rigorosamente distinta, come la sezione di alimentazione menzionata sopra? L’essenza della distinzione tra segnali analogici e segnali digitali risiede nella proprietà del chip in questione, cioè se il chip è analogico o digitale. La sezione di alimentazione fornisce energia ai circuiti analogici quando appartiene alla sezione analogica, mentre appartiene alla sezione digitale quando alimenta il chip digitale. Quando però entrambe le sezioni utilizzano simultaneamente la stessa alimentazione, viene applicato il metodo del ponte per prelevare l’alimentazione da un’altra parte. Questo sistema di anti-interferenza menzionato sopra è attualmente un metodo relativamente comune. In realtà, questo metodo funziona solo in alcuni piccoli sistemi o PCB. Tuttavia, nei grandi sistemi di circuito, l’applicazione di questo metodo di solito causa molti problemi potenziali, soprattutto nei sistemi complessi, dove questi problemi sono così evidenti da introdurre problemi di EMI nel routing, aggirando gli spazi di distribuzione. Ad esempio, quando viene applicato un tipico convertitore A/D,Fabbriche di PCBsi suggerisce che AGND e DGND sul convertitore A/D siano collegati a terra con bassa impedenza tramite il conduttore più corto possibile. Pertanto, applicando il metodo sopra menzionato, le due masse sono collegate tramite il ponte di connessione che ha una larghezza equivalente a quella dell’IC sotto il convertitore A/D.
Tuttavia, per i sistemi con molti convertitori A/D, se ciascuno venisse trattato secondo il metodo sopra menzionato, si genererebbero connessioni multipunto. Ciò renderebbe priva di significato l’isolamento tra massa digitale e massa analogica. Per risolvere questo problema, si dovrebbe utilizzare la messa a terra suddividendo la terra in massa digitale e massa analogica, in modo da soddisfare sia i requisiti dei produttori sia ridurre il più possibile i problemi di EMI.
Analisi sull’anti-interferenza dei segnali ad alta frequenza
Nel processo di progettazione di PCB con segnali ad alta frequenza, qualsiasi metallo o conduttore può essere considerato come un componente costituito da resistore, induttore e condensatore. Una pista stampata con una lunghezza di 25 mm su un PCB è in grado di generare un’induttanza da 15 nH a 20 nH. Pertanto, si dovrebbe applicare una strategia di messa a terra multipunto per fare in modo che ciascun sistema di circuito sia collegato alla linea di massa adiacente con l’impedenza più bassa. Inoltre, l’impedenza di massa e l’induttanza tra le linee di massa dovrebbero essere ridotte il più possibile e anche l’accoppiamento reciproco tra i circuiti causato dalla capacità distribuita dovrebbe essere diminuito. Il metodo più semplice di messa a terra multipunto consiste in un rivestimento completo in rame. I punti di massa dei componenti sono collegati al rame di rivestimento e il piano di massa che copre la maggior parte del PCB fornisce un piano di riferimento con impedenza estremamente bassa. In questo modo si può evitare l’accoppiamento ad alta frequenza non necessario tra ciascun componente e circuito elementare.
È richiesto che la massa digitale e la massa analogica siano trattate in modo indipendente inPCB ad alta frequenzaI livelli di massa delle linee di segnale digitale ad alta frequenza sono solitamente diversi tra loro e tra di essi si verifica spesso una deviazione di tensione. Inoltre, le linee di massa dei segnali digitali ad alta frequenza contengono sempre una componente armonica piuttosto ricca di segnali ad alta frequenza. Quando le linee di massa dei segnali digitali sono collegate direttamente alle linee di massa dei segnali analogici, l’onda armonica dei segnali ad alta frequenza interferirà con i segnali analogici tramite accoppiamento attraverso la linea di massa. In genere, le linee di massa dei segnali digitali ad alta frequenza dovrebbero essere separate dalle linee di massa dei segnali analogici, sia con il metodo dell’interconnessione a punto singolo in una posizione adeguata, sia con il metodo dell’interconnessione tramite perle magnetiche di strozzamento ad alta frequenza.
Analisi sull’anti-interferenza dei segnali ad alta frequenza
Nella progettazione PCB,layout del componentelo spessore dei conduttori è strettamente correlato alle interferenze, il che richiede una tecnologia professionale e una piena capacità di riconoscimento da parte dei progettisti. L’anti-interferenza nel design PCB è correlata alle prestazioni applicative dei prodotti elettronici. L’elenco di regole introdotto in questo articolo è il riassunto dell’esperienza di progettazione pratica dei progettisti, ed è sicuramente utile ai progettisti di PCB.
