A medida que aumenta la velocidad de las pistas de las placas de circuito impreso (PCB), el diseño de compatibilidad electromagnética (CEM) se ha convertido en un aspecto fundamental a tener en cuenta. Al realizar un análisis de CEM de un producto y su diseño, se deben considerar los siguientes cinco atributos importantes.
(1) Dimensiones de los componentes críticos
Las dimensiones físicas de los componentes que generan radiación. Las corrientes de radiofrecuencia producen campos electromagnéticos que pueden filtrarse a través de la carcasa y escapar. La longitud de las pistas en la placa de circuito impreso afecta directamente la trayectoria de transmisión de las corrientes de radiofrecuencia.
(2) Adaptación de impedancia
La impedancia de la fuente y del receptor, así como la impedancia de transmisión entre ellos.
(3) Características temporales de la señal de interferencia
Ya sea que se trate de un evento continuo (señal periódica) o que solo exista durante ciclos operativos específicos (por ejemplo, una sola instancia podría ser la pulsación de un botón o una interferencia al encender el equipo, mientras que los eventos periódicos podrían incluir operaciones de unidades de disco o transmisiones de ráfaga de red).
(4) Intensidad de la señal de interferencia
¿Qué nivel de energía tiene la fuente y cuál es su potencial para causar interferencias perjudiciales?
(5) Características de frecuencia de las señales de interferencia
Utilice un analizador de espectro para observar las formas de onda e identificar la ubicación del problema en el espectro para determinar la fuente del problema.
Además, debemos prestar atención a la dirección de la corriente dentro de los componentes del circuito. Sabemos que la corriente fluye de las zonas de alto voltaje a las de bajo voltaje, y que en un circuito cerrado siempre circula por uno o más caminos. En aplicaciones donde se mide la dirección de la corriente de interferencia, modificar las pistas de la PCB puede evitar que afecten a las cargas o a los circuitos sensibles. En aplicaciones que requieren un camino de alta impedancia desde la fuente de alimentación hasta la carga, deben considerarse todos los posibles caminos por donde puede fluir la corriente de retorno.
También existe un problema con las pistas de PCB. La impedancia de los conductores o pistas incluye la resistencia (R) y la reactancia inductiva, y a altas frecuencias, la impedancia no incluye la reactancia capacitiva. Cuando la frecuencia de la pista supera los 100 kHz, el conductor o la pista se comporta como un inductor. Los cables o pistas que operan por encima de las frecuencias de audio pueden actuar como antenas de RF. En las especificaciones de EMC, no se permite que los cables o pistas operen por debajo de λ/20 a una frecuencia específica (la longitud de diseño de la antena es igual a λ/4 o λ/2 a dicha frecuencia). Si se diseñan de forma descuidada, la pista se convierte en una antena de alta eficiencia, lo que dificulta la depuración posterior.
Finalmente, vamos a hablar de cuestiones relacionadas con el diseño de PCB.
En primer lugar, considere el tamaño de la PCB. Si la PCB es demasiado grande, la mayor longitud de las pistas reduce la resistencia a las interferencias del sistema y aumenta los costes, mientras que una PCB demasiado pequeña puede provocar problemas de disipación de calor e interferencias mutuas.
En segundo lugar, determine la ubicación de los componentes especiales (como los componentes del reloj). Las pistas del reloj deben evitar estar rodeadas de planos de tierra o ubicadas por encima o por debajo de las pistas de señal críticas para prevenir interferencias.
En tercer lugar, en función de la funcionalidad del circuito, realice el diseño general de la PCB. Al colocar los componentes, los componentes relacionados deben colocarse lo más cerca posible entre sí para lograr una mejor resistencia a las interferencias.