Pasos necesarios para el diseño de PCB de baja EMI

Como estudiante, cuando necesitaba hacer una PCB, simplemente colocaba los componentes y los enrutaba automáticamente en ARES, y por lo general funcionaban bien. Sin embargo, ahora que soy ingeniero recién graduado y novato, descubrí que este método no es adecuado para todos los diseños.

Revisé algunas notas de aplicación sobre el diseño de PCB de baja EMI, como estas:

Directrices de diseño de PCB para EMI reducido - Texas Instruments

AVR186: mejores prácticas para el diseño de PCB de osciladores

Entendí la lógica detrás de los consejos en las notas. Sin embargo, me está costando mucho aplicarlos, porque cuando trato de cumplir con un tip, estoy contradiciendo con algún otro...

En resumen, solicito amablemente los pasos necesarios, tal vez un diagrama de flujo, para el diseño de PCB con baja EMI de un diseñador relativamente más experimentado que yo.

Desafortunadamente, hay muchas ideas contradictorias por ahí. Sin diagrama de flujo. Tal vez comprar un libro y seguir el libro. La idea básica es proporcionar una ruta de retorno de baja impedancia para todas las señales de alta velocidad. Comprenda dónde se ubicarán todos los flujos de alta corriente. Es más probable que las entradas analógicas de alta impedancia se conviertan en señales víctimas. No divida los planos de tierra.
@mkeith Gracias por los consejos. La mayoría de los libros están fuera de mi rango de presupuesto, la paridad USD/TRY es demasiado alta...
Busque en línea cosas de Howard Johnson, tal vez. Lea los hilos antiguos en este foro.
Intente encontrar capítulos de ejemplo para Ingeniería de compatibilidad electromagnética de HW Ott en línea.
Hay una serie de videos de Howard Johnson disponibles de forma gratuita en el sitio de educación continua de la Universidad de Oxford que son excelentes.
Si bien aplaudo que intente aprender estas cosas, preguntas tan amplias no encajan bien en este sitio. Este sitio de preguntas y respuestas es bueno para ayudar con problemas específicos, no para solicitudes del tipo "cuéntame todo sobre xxx".
En lugar de generalizar todos los pasos, prefiero dar recomendaciones específicas de EMI sobre una aplicación específica. Por supuesto, hay puntos en común, pero si nos dice en qué está trabajando (por ejemplo, RF, señal mixta, alta potencia, etc.), será más fácil dar algunas recomendaciones.
Este sitio web ofrece excelentes tutoriales: learnemc.com/emc-tutorials ; Además, escucha a Henry Ott.
Segunda votación para Ingeniería de Compatibilidad Electromagnética por Ott

Respuestas (2)

Lo primero es darse cuenta de que EMI\EMC es un arte, no una ciencia, el objetivo es eliminar el ruido (el ruido de un hombre es la señal de otro hombre) y aprobar la normativa si es necesario. No hay una lista de verificación, realmente depende del diseño.

¿Por qué es un arte? porque cada diseño es diferente e incluso las diferencias más pequeñas (en parásitos u otros factores) pueden marcar una gran diferencia en si el diseño funciona o pasa la normativa. Un método de hacer las cosas puede funcionar muy bien para un diseño pero no para otro. Por lo general, es más fácil (y requiere menos tiempo) probar que modelar, pero aplicar las reglas ayudará a comprender qué se debe hacer para resolver el problema.

Repasaré los conceptos básicos, cada uno podría ser un capítulo, pero los diseñadores deben tener en cuenta las cosas. Si no reconoce cuáles son, entonces comience a investigar un poco sobre el tema. (Esta no es una lista exhaustiva, pero espero tocar la mayoría de los temas)

1) Parásitos. Cada componente tiene inductancia, capacitancia y resistencia parásitas. Conozca cuáles son para cada componente y aprenda cuándo el diseño debe tenerlos en cuenta (por lo general, los parásitos de +50Mhz entrarán en juego)

2) Ruido de modo común, el voltaje que pasa por una vía común (tierra, cables) puede generar ruido en dos cargas.

3) Corrientes de retorno. El plano de tierra no es de 0 ohmios, tiene resistencia parásita. Las corrientes de los dispositivos regresan a la fuente a través de la ruta de menor impedancia

4) Trazas de PCB de inductancia mutua, los cables (cualquier conductor con corriente) tiene campos magnéticos, estos se acoplarán a los conductores adyacentes.

5) Bucles de tierra: no cree bucles de tierra, hay muchas formas de hacerlo.

6) Blindaje, los escudos detienen los campos eléctricos (también hay blindaje magnético) El blindaje puede crear sus propios problemas si no se tienen en cuenta las corrientes a través de los escudos (puede causar bucles de tierra y antenas)

7) Antenas, Todo funciona como una antena incluyendo trazas, planos y cables. Averigüe cuándo esto será un problema.

8) Dividir planos, para algunos diseños puede ser ventajoso dividir planos digitales y analógicos, en otros no.

9) Conmutación de cargas, ya sea una traza de PCB sincronizada/conmutada, un convertidor de CC a CC, una fuente de alimentación conmutada o una carga PWM. Todos estos generarán grandes cantidades de ruido en una amplia gama de frecuencias. Será necesario implementar el control de impedancia (recuerde que las corrientes tomarán la ruta de menor impedancia )

Si la interferencia entre señales agresivas y señales sensibles es parte de su interés, como un campo eléctrico de alta velocidad de respuesta que destruye una señal analógica, o un campo magnético de alta velocidad de respuesta que destruye una señal analógica, entonces descargue y use Signal Chain Explorer, de robustcircuitdesign.com Cree su cadena de señal (utilice los menús de la izquierda), haga clic en "Actualizar" a la derecha y vea su SNR.

Luego haga clic en "gárgolas" y "actualizar", para ver cuánto han reducido la SNR los agresores predeterminados. Los valores predeterminados incluyen Hfields, Efields, basura VDD y corrientes GND; cada uno de los 4 tipos proporciona pequeñas bases de datos de ejemplos que puede activar/desactivar, editar o hacer clic en "nuevo" en una base de datos para ingresar su propio agresor.

Resumen: use un plano de tierra; coloque una tapa de derivación en el pin VDD de cada IC; no comparta tapas de derivación; para evitar compartir, inserte resistencias de 10 ohmios (para circuitos integrados analógicos) o perlas de ferrita (para circuitos integrados digitales) de nuevo en el suministro a granel; no comparta vías GND; no corte el plano de tierra si espera tener trazos ruidosos sobre la rendija, o si espera pasar trazos sensibles sobre la rendija; los nodos de baja resistencia son más robustos frente a los campos eléctricos; los bucles diminutos son más robustos contra los campos magnéticos; explore el botón "mostrar interconexiones" e intente editar el "modelo de cableado de interconexión" para rastrear/doble conductor/par trenzado/coaxial.

Si hay un plano de potencia, obtendrá un rendimiento EMI MUCHO mejor al no colocar elementos en serie entre el plano y el pin. Simplemente conecte todo al avión con una vía. El trazo debe ser lo más corto posible. Aún desea colocar el bypass lo más cerca posible del pin, como dice.
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