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 de radiación electromagnética del producto, tanto el área del bucle como la longitud de la línea están limitadas. Al utilizar una carcasa sin blindaje, estas limitaciones se implementan directamente en la placa de circuito impreso (PCB).
- Nota: Al emplear cargas de terminación en serie en el diseño de circuitos lógicos asíncronos, debe considerarse la cuasiestabilidad. Los circuitos de entrada lógica simétricos no pueden determinar si la señal de entrada es alta o baja, lo que puede generar condiciones de salida indefinidas.
Para señales lógicas en el dominio de la frecuencia, la amplitud espectral de la corriente es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia más allá del ancho de banda de la señal lógica (= 1/πτr). Expresada en frecuencia angular, la impedancia radiada del bucle permanece proporcional al cuadrado de la frecuencia. En consecuencia, se puede calcular el área máxima del bucle, determinada por la frecuencia de reloj o la tasa de repetición, el tiempo de subida o el 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:
I(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 del bucle para un circuito de una familia lógica determinada a una frecuencia de reloj específica. La tabla 5 muestra las áreas de bucle correspondientes. El área máxima del bucle está determinada por la frecuencia de reloj, el tipo de circuito lógico (que determina la corriente de salida) y el número n de bucles de conmutación simultáneos en la placa de circuito impreso.
Si la frecuencia de reloj supera los 30 MHz, es necesario utilizar placas de circuito impreso multicapa. En este caso, el grosor de la capa de epoxi varía con el número de capas, oscilando entre 60 y 300 μm. Solo se pueden obtener resultados aceptables en placas de doble capa cuando se limita el número de señales de reloj de alta velocidad en la PCB, mediante un enrutamiento preciso con pistas entre capas.
Nota: En estos casos, los paquetes DIL estándar pueden exceder los límites del área del bucle, lo que requiere medidas de blindaje adicionales y un filtrado apropiado.
Todos los conectores que enlazan con otros paneles y componentes deben colocarse lo más cerca posible entre sí. Esto evita que las corrientes de modo común conducidas a través de los cables fluyan hacia las pistas del circuito impreso y previene caídas de tensión entre los puntos de referencia del circuito impreso causadas por los cables de excitación (antena).
Para evitar esta interferencia de modo común, la tierra de referencia cercana al 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 reed y optoacopladores. Todos los conectores deben colocarse lo más cerca posible entre sí para evitar que circulen corrientes externas 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 las componentes de frecuencia que lo atraviesan. Para 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 conectarse 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, conéctela 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 alcanzar una cobertura óptica superior a la del 80% o una impedancia de transferencia inferior a 10 nH/m. Para frecuencias de reloj superiores a 1 MHz se requieren cables con un mejor apantallamiento.
En general, a excepción de los cables coaxiales, el apantallamiento 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 radiofrecuencia, es posible que no se requiera un blindaje de alta calidad ni los conectores correspondientes. Los cables con buen blindaje deben estar equipados con conectores adecuados.
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