I. Determinación del área del bucle en función de la radiación
Las características de reflexión de las líneas de transmisión abiertas determinan la longitud máxima de la línea. Debido a los requisitos obligatorios para la radiación electromagnética del producto, tanto el área del bucle como la longitud de la línea están limitadas. Al utilizar una carcasa sin blindaje, estas restricciones se aplican directamente a la PCB.
- Nota: Al emplear cargas de terminación en serie en el diseño de circuitos lógicos asíncronos, se debe considerar la cuasiestáticosidad. Los circuitos de entrada lógicos simétricos no pueden determinar si la señal de entrada es alta o baja, lo que podría generar condiciones de salida indefinidas.
Para señales lógicas en el dominio de la frecuencia, la amplitud de la corriente espectral es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia más allá del ancho de banda de la señal lógica (= 1/π.τr). Expresada en frecuencia angular, la impedancia radiada del bucle permanece proporcional al cuadrado de la frecuencia. Por consiguiente, se puede calcular el área máxima del bucle, determinada por la frecuencia de reloj o la frecuencia de repetición, el tiempo de subida o ancho de banda de la señal lógica y la amplitud de la corriente en el dominio del tiempo. La forma de onda de la corriente está determinada por la forma de onda de la tensión, siendo el tiempo de semiancho de la corriente aproximadamente igual al tiempo de subida de la tensión.
La amplitud actual se puede expresar en términos de frecuencia angular (=1/π·τ_r) como:
Si(f) = 2·I·τ_r/T
Dónde:
I = Amplitud de corriente en el dominio del tiempo;
T = Recíproco de la frecuencia del reloj, es decir, el período;
τ_r = Tiempo de subida de tensión, aproximadamente igual al tiempo de semiancho de corriente τ_H.
Esta ecuación permite calcular el área máxima de bucle para un circuito de familia lógica dado a una frecuencia de reloj específica. La Tabla 5 muestra las áreas de bucle correspondientes. El área máxima de bucle se determina por la frecuencia de reloj, el tipo de circuito lógico (= corriente de salida) y el número n de bucles de conmutación concurrentes en la PCB.
Si la frecuencia de reloj supera los 30 MHz, se deben utilizar placas de circuito impreso multicapa. En este caso, el espesor del epoxi varía según el número de capas, entre 60 y 300 μm. Solo se pueden obtener resultados aceptables en placas de doble capa si se limita el número de señales de reloj de alta velocidad en la PCB, mediante un enrutamiento cuidadoso con pistas capa a capa.
Nota: En tales casos, los paquetes DIL estándar pueden exceder los límites del área del bucle, lo que requiere medidas de protección adicionales y filtrado adecuado.
Todos los conectores que conectan con otros paneles y componentes deben colocarse lo más cerca posible entre sí. Esto evita que las corrientes de modo común que circulan por los cables fluyan hacia las pistas del circuito impreso y evita caídas de tensión entre los puntos de referencia de la PCB debido a los cables de excitación (antena).
Para evitar esta interferencia de modo común, la tierra de referencia cerca del conector debe estar aislada del plano de tierra, la rejilla de tierra o la tierra de referencia del circuito en la PCB. Siempre que sea posible, estos planos de tierra deben conectarse a la carcasa metálica del producto. Desde este plano de tierra, solo se pueden conectar componentes de alta impedancia, como inductores, resistencias, relés de láminas y optoacopladores, entre las dos tierras. Todos los conectores deben colocarse lo más cerca posible entre sí para evitar que corrientes externas fluyan a través de las pistas de la PCB o la tierra de referencia.
II. Selección adecuada de cables y conectores en Diseño de PCB
La selección del cable se determina por la amplitud de la señal y los componentes de frecuencia que fluyen a través de él. Para los cables ubicados fuera del producto, el apantallamiento es obligatorio (según los requisitos del producto) al transmitir señales de datos con frecuencias de reloj superiores a 10 kHz. La sección de apantallamiento debe estar conectada a tierra en ambos extremos del cable (para productos con carcasas metálicas) para garantizar el apantallamiento contra campos eléctricos y magnéticos.
Si se utiliza una conexión a tierra independiente, conéctelo a la “tierra del conector” en lugar de a la “tierra del circuito”.”
Para frecuencias de reloj entre 10 kHz y 1 MHz, mantener el tiempo de subida del circuito lógico lo más bajo posible permite lograr una cobertura óptica superior a la del 80% o una impedancia de transferencia inferior a 10 nH/m. Se requieren cables mejor blindados para frecuencias de reloj superiores a 1 MHz.
Generalmente, a excepción de los cables coaxiales, el blindaje de los cables no debe utilizarse como bucle de señal.
Al insertar filtros pasivos entre las entradas/salidas de señal y los puntos de tierra/referencia para reducir los componentes de RF, es posible que no se requiera un blindaje de alta calidad ni los conectores correspondientes. Los cables blindados de buena calidad deben estar equipados con conectores adecuados.
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