Il rapido sviluppo della tecnologia elettronica contribuisce all’elevata densità dei componenti elettronici, il che richiede una maggiore capacità di anti-interferenza da parte dei progettisti di PCB. Nel processo di progettazione PCB, i progettisti devono conformarsi alle linee guida genericheprincipi di progettazione PCBe requisiti di anti-interferenza. La capacità di anti-interferenza nella progettazione PCB è direttamente correlata all’efficacia e alla stabilità dei prodotti elettronici, ed è persino considerata il punto chiave della progettazione. Quando il requisito di anti-interferenza viene pienamente preso in considerazione nella procedura di progettazione, si risparmia anche tempo, poiché non è necessario adottare successivamente misure correttive di anti-interferenza.
Fonte di generazione di interferenze nel PCB
La fonte di generazione delle interferenze nel PCB proviene dai seguenti elementi:
a. Sorgente di interferenzasi riferisce ai componenti, dispositivi o segnali che generano interferenze, come relè, raddrizzatori controllati al silicio, macchine elettriche e clock ad alta frequenza.
b. Componenti sensibilisi riferisce agli oggetti facilmente suscettibili, come i convertitori A/D (D/A), i microcomputer a singolo chip (SCM), i circuiti integrati digitali, ecc.
c. Percorso di trasmissionesi riferisce al percorso o al mezzo attraverso cui l’interferenza viaggia dalla sua sorgente ai componenti sensibili. In base al percorso di trasmissione dell’interferenza, questa può essere classificata in due categorie: interferenza condotta e interferenza irradiata. La prima si riferisce all’interferenza trasmessa attraverso i conduttori ai componenti sensibili. Diversamente dalla banda di frequenza dei segnali utili, la trasmissione del rumore di interferenza ad alta frequenza può essere ridotta aggiungendo filtri sui conduttori e talvolta può essere efficace anche l’aggiunta di optoisolatori. L’interferenza irradiata si riferisce all’interferenza trasmessa ai componenti sensibili attraverso lo spazio. La soluzione generale consiste nell’aumentare la distanza tra la sorgente di interferenza e i componenti sensibili oppure nell’isolarli tramite conduttori di massa.
Principi di anti-interferenza nel design PCB
I principi generali dell’anti-interferenza dovrebbero includere l’inibizione della sorgente di interferenza, la riduzione del percorso di trasmissione dell’interferenza e l’aumento della capacità di resistenza all’interferenza dei componenti sensibili. Le misure specifiche di ciascun principio saranno illustrate nel contenuto seguente:
• Per inibire la sorgente di interferenza
a.Per i relè, si possono adottare due misure per inibire la sorgente di interferenza. La sorgente di interferenza si riferisce ai componenti, ai dispositivi o ai segnali che generano interferenze, come relè, tiristori, macchine elettriche e clock ad alta frequenza.
1). È possibile aggiungere un diodo di ricircolo alla bobina del relè per eliminare le interferenze generate dalla forza controelettromotrice quando la bobina viene disattivata.
2). Il circuito di soppressione delle scintille può essere collegato in parallelo ai pin dei relè per ridurre l’interferenza delle scintille.
b.Per le macchine elettriche è possibile aggiungere un circuito di filtro. Si noti che i terminali del condensatore e dell’induttore devono essere il più corti possibile.
c.Per i raddrizzatori controllati al silicio, è possibile collegare un circuito di interferenza RC ai pin del raddrizzatore controllato al silicio per ridurre il rumore generato dal raddrizzatore controllato al silicio.
d.Un condensatore ad alta frequenza compreso tra 0,01 μF e 0,1 μF dovrebbe essere collegato a ciascun IC sulla scheda per ridurre le interferenze generate dall’IC sull’alimentazione. Si noti che, per quanto riguarda il routing del condensatore ad alta frequenza, i collegamenti devono essere vicini all’alimentazione e devono essere corti e spessi. In caso contrario, la resistenza serie equivalente aumenterebbe, influenzando l’effetto di filtraggio.
• Ridurre il percorso di trasmissione delle interferenze
In particolare, le misure ordinarie per ridurre il percorso di trasmissione delle interferenze includono:
a.L'influenza dell'alimentazione sull'SCM dovrebbe essere presa pienamente in considerazione. Molti SCM sono piuttosto sensibili al rumore dell'alimentazione e occorre aggiungere un circuito di filtraggio o un regolatore di tensione all'alimentazione dell'SCM per ridurre l'interferenza del rumore di alimentazione sull'SCM.
b.Se le porte di I/O nello SCM vengono utilizzate per controllare i componenti di rumore, tra le porte di I/O e la sorgente di rumore dovrebbe essere aggiunto un isolamento (filtro a π).
c.È necessario prestare attenzione al routing dell’oscillatore al quarzo. L’oscillatore al quarzo dovrebbe essere vicino ai pin dell’SCM, con un filo di massa che isoli la zona del clock. Il guscio dell’oscillatore al quarzo è collegato a massa e stabilizzato.
d.La scheda dovrebbe avere una partizione adeguata in base ai segnali forti o deboli, digitali o analogici. Le sorgenti di interferenza, come motori elettrici o relè, dovrebbero essere isolate dai componenti sensibili come l’SCM.
e.I fili di terra devono essere utilizzati per isolare la zona digitale da quella analogica, la massa digitale da quella analogica, che verranno collegate alla massa di alimentazione a un’estremità. Questo principio è valido anche per il routing dei chip A/D e D/A.
f.I fili di massa del microcontrollore e dei componenti ad alta potenza devono essere collegati a massa in modo indipendente per ridurre le interferenze reciproche. Inoltre, i componenti ad alta potenza devono essere posizionati sul bordo della scheda.
g.Componenti anti-interferenza come perline di ferrite, tubi di ferrite, filtri di alimentazione e schermature sono utilizzati in alcuni punti chiave sulla scheda, come le porte I/O dell’SCM, i cavi di alimentazione e le linee di collegamento del PCB, in modo da aumentare drasticamente la capacità anti-interferenza del circuito.
• Aumentare la capacità anti-interferenza dei componenti sensibili
Questo si riferisce alle misure per ridurre la captazione del rumore di interferenza da parte dei componenti sensibili e per garantire un rapido ripristino dalle condizioni anomale. Le misure ordinarie per aumentare la capacità anti-interferenza dei componenti sensibili includono:
a.L'area dell'anello del circuito dovrebbe essere ampliata durante il routing per ridurre il rumore indotto.
b.Durante il tracciamento, sia la linea di alimentazione che il filo di massa devono essere il più spessi possibile, in modo da ridurre la caduta di tensione e disaccoppiare il rumore.
c.Le porte I/O inattive sul SCM devono essere collegate a massa o all’alimentazione, e lo stesso vale per le altre porte inattive degli IC, senza modificare la logica del sistema.
d.Sul SCM dovrebbero essere utilizzati il monitor di alimentazione e il circuito di watchdog, in modo da aumentare drasticamente la capacità anti-interferenza dell’intero circuito.
e.I componenti IC devono essere saldati direttamente sulla scheda invece di utilizzare zoccoli per IC.
f.Poiché la velocità attuale può soddisfare i requisiti, si dovrebbe ridurre il quarzo dell’MCU e scegliere un circuito digitale a bassa velocità.
Hai bisogno di maggiori informazioni sulla progettazione e fabbricazione di PCB anti-interferenza? I nostri ingegneri sonoa solo un'email di distanza.
