Soluciones a los problemas de interferencias electromagnéticas de las placas de circuito impreso
A medida que aumenta la velocidad de trazado de las PCB, el diseño de la compatibilidad electromagnética (CEM) se ha convertido en un problema a considerar. 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 (RF) producen campos electromagnéticos que pueden filtrarse a través de la carcasa y escapar. La longitud de las pistas en la PCB afecta directamente la trayectoria de transmisión de las corrientes de RF.
(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 única instancia podría ser presionar un botón o una interferencia de encendido, mientras que los eventos periódicos podrían incluir operaciones de la unidad de disco o transmisiones en ráfagas de red).
(4) Intensidad de la señal de interferencia
¿Qué tan fuerte es el nivel de energía de la fuente y cuál es su potencial para causar interferencias dañinas?
(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 localizar la fuente del problema.
Además, también debemos prestar atención a la dirección del flujo de corriente dentro de los componentes del circuito. Sabemos que la corriente fluye desde zonas de alta tensión a zonas de baja tensión, y que siempre fluye por una o más rutas en un circuito de bucle cerrado. 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 una ruta de alta impedancia desde la fuente de alimentación hasta la carga, se deben considerar todas las posibles rutas por las que 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 funcionen 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 una frecuencia específica). Si se diseña de forma inadecuada, la pista se convierte en una antena altamente eficiente, lo que dificulta la depuración posterior.
Por último, analicemos los problemas de diseño de PCB.
En primer lugar, considere el tamaño de la PCB. Si la PCB es demasiado grande, el aumento de la longitud de las pistas reduce la resistencia a las interferencias del sistema y aumenta los costos, mientras que una PCB demasiado pequeña puede causar problemas de disipación de calor e interferencias mutuas.
En segundo lugar, determine la ubicación de los componentes especiales (como los componentes de reloj). Las pistas de reloj deben evitar estar rodeadas por planos de tierra o ubicadas por encima o por debajo de pistas de señal críticas para evitar interferencias.
En tercer lugar, según la funcionalidad del circuito, diseñe la PCB. Al colocar los componentes, estos deben estar lo más cerca posible entre sí para lograr una mejor resistencia a las interferencias.
