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Conception de circuits imprimés pour CEM

Conception de circuits imprimés pour CEM


L'un des domaines clés de la conception d'un circuit avec de bonnes performances CEM est celui de la conception des circuits imprimés.

La conception de PCB pour CEM peut permettre à une carte de circuit imprimé de bien fonctionner en termes de performances CEM, et pour aider, il existe quelques directives de base qui peuvent être suivies pour fournir de bonnes performances CEM.

Bien qu'il soit possible d'utiliser plusieurs couches pour réduire la taille du PCB, lors de la conception d'un PCB pour de bonnes performances CEM, ce n'est pas toujours la voie optimale à prendre.

La conception de PCB pour les performances CEM peut nécessiter une réduction du couplage. Cela peut exiger que les signaux soient séparés ou que la distance entre certains composants soit augmentée. Bien que de petits circuits imprimés avec de bonnes performances CEM puissent être conçus, des précautions doivent être prises dès le départ.

Conception de circuits imprimés pour CEM: quelques notions de base

Lorsqu'on examine les performances CEM optimales, une carte à quatre couches est souvent considérée comme un bon équilibre entre la disposition de la carte et les performances CEM. Cela dit, de nombreuses cartes avec plus de couches peuvent atteindre de bonnes performances CEM, mais nécessitent une conception très soignée pour obtenir de bonnes performances CEM.

Les plans au sol améliorent les performances CEM

Une technique particulièrement utile consiste à utiliser une couche dans la carte comme plan de masse.

Les chemins de retour de signal sont l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre dans les cartes de circuits imprimés. Il peut être difficile d'acheminer de manière satisfaisante un retour de masse de chaque circuit intégré à travers d'autres couches de signaux, etc.

La seule solution satisfaisante consiste à utiliser un plan de masse qui fournit une masse commune à faible inductance et à faible résistance qui peut fournir un procédé pour fournir une courte longueur de fil à la masse. En ayant l'une des couches du PCB réservée à un plan de masse, il est facile de fournir un bon chemin vers la masse pour tous les signaux.

Pour certaines zones sensibles, il peut être nécessaire d'isoler la terre pour empêcher les courants de terre de traverser cette section du circuit. Par exemple, une section sensible du circuit peut avoir besoin d'avoir sa terre isolée et avoir une seule connexion à la terre, en particulier si une section de puissance plus élevée à proximité peut provoquer des courants de terre à travers la section la plus sensible.

Gridding pour créer des plans au sol

Dans certains PCB qui peuvent avoir un nombre limité de couches, par exemple une où seulement deux couches sont disponibles, une technique appelée quadrillage peut être utilisée pour garantir les performances de la CEM. Cette technique est une approximation proche du fait d'avoir un plan de masse dans une carte à deux couches provenant du quadrillage du sol pour réduire le rayonnement EMI des traces de signal.

Le maillage fonctionne essentiellement en créant un réseau de connexions orthogonales entre les traces transportant le sol. Bien que le plan de masse ne soit pas complètement contigu, il émule suffisamment le plan de masse qui est utilisé pour fournir des améliorations CEM d'une carte à quatre couches ou plus en fournissant un chemin de retour de masse sous chacune des traces de signal et abaisse l'impédance entre les circuits intégrés principaux et la zone de régulation de tension.

Le quadrillage est réalisé par un processus d'élargissement de toutes les traces au sol et en utilisant des motifs de remplissage au sol. L'objectif est de créer un réseau de connexions à la terre à travers le PCB. Le maillage est obtenu en élargissant les lignes de masse pour remplir autant que possible l'espace vide du PCB. Ensuite, tout l'espace vide restant est rempli de terre.

De cette manière, la plus grande partie de l'espace disponible sur le PCB est remplie avec la grille de masse, tout en permettant encore de réaliser des connexions sur la couche.

Zonage PCB

La création de différentes zones sur un PCB est une autre technique de conception utile pour améliorer la CEM et le bruit général.

Le zonage des PCB est essentiellement un processus de planification dans lequel l'emplacement général des composants pour différentes zones du circuit est défini avant que des traces ne soient déposées.

Non seulement le zonage des PCB place les fonctions sur une carte dans la même zone générale, au lieu de les mélanger, mais il prend également en compte la vitesse des signaux dans une zone donnée et examine l'emplacement optimal. On réfléchit à la longueur des lignes qui peuvent rayonner ou capter plus de bruit. Par exemple, une idée courante est de placer une logique à grande vitesse, y compris des microcontrôleurs à proximité de l'alimentation. De cette manière, le découplage des lignes est facilité et les longueurs de lignes ou de traces susceptibles de rayonner ou de capter du bruit sont réduites.

Les fonctions sur le PCB qui ne sont pas si critiques et qui ont des formes d'onde plus lentes sont situées plus loin. Généralement, les sections analogiques de la carte sont situées encore plus loin car elles transportent normalement des signaux de fréquence plus basse. La planification des zones de la carte de cette manière peut avoir un impact majeur sur les performances CEM du PCB.

Outils de conception de circuits imprimés

Les outils de conception de circuits imprimés sont de plus en plus sophistiqués. Même les plus bas de gamme sont capables de fournir de nombreuses fonctions qui, jusqu'à récemment, ne se trouvaient que dans les progiciels très haut de gamme.

Certains outils de conception de circuits imprimés peuvent aider à concevoir de bonnes performances CEM. Utilisez au maximum toutes les installations qui peuvent être fournies. L'utilisation de ces outils permettra d'obtenir les meilleures performances CEM de la conception des PCB.

Autres précautions pour la conception CEM des PCB

Il existe quelques autres points communs pour améliorer les performances CEM des PCB.

  • Oscillateurs: Des précautions doivent être prises lors de la localisation et de la conception de la disposition des oscillateurs. Toutes les boucles de réservoir d'oscillateur doivent être situées à l'écart des circuits analogiques, des signaux à basse vitesse et des connecteurs. Cela s'applique à la fois au plateau et à l'espace à l'intérieur de la boîte contenant le plateau.
  • Assemblages de câbles système: Un autre point clé est de concevoir le système global de manière à ce que les assemblages de câbles ne passent pas à proximité d'un oscillateur ou d'une zone qui comprend une logique haute vitesse, y compris un micro-ordinateur après l'assemblage final. Les assemblages de câbles peuvent capter et transporter le bruit autour de l'unité globale et ainsi dégrader les performances CEM.
  • Éloignez les lignes à grande vitesse / bruyantes du bord du PCB Un autre bon conseil est de faire passer les lignes bruyantes ou à grande vitesse loin du bord extérieur de la planche. Garder les traces non bruyantes à l'écart des zones de la carte où elles pourraient capter du bruit, comme les connecteurs, les circuits d'oscillateur, les relais et les pilotes de relais, contribue également à réduire le problème.
  • Filtration: Dans certains cas, un filtrage peut être nécessaire sur certaines lignes. Les billes de ferrite peuvent souvent fournir une méthode simple pour limiter les signaux haute fréquence, et un bon découplage sur la carte, en particulier pour les lignes d'alimentation est nécessaire.
  • Connecteurs filtrés: Sur certains PCB, il peut être nécessaire d'utiliser des connecteurs filtrés pour supprimer le bruit. Lorsque cela est fait, la mise à la terre du connecteur est importante. Il devrait être possible de le relier fermement au PCB et au châssis.

De nombreux problèmes de CEM peuvent être éliminés grâce à une bonne conception de PCB. En fait, la conception de circuits imprimés pour les performances CEM est toujours une bonne pratique et peut éviter de nombreuses enquêtes chronophages et des retouches coûteuses. Si des retouches sont nécessaires à la fin du cycle de conception, elles sont considérablement plus coûteuses que si elles étaient intégrées à la conception dès le départ. La conception de circuits imprimés pour CEM est donc l'une des clés d'une conception réussie.


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