I. Determinazione dell'area del loop in base alla radiazione
Le caratteristiche di riflessione delle linee di trasmissione a terminazione aperta determinano la lunghezza massima della linea. A causa dei requisiti obbligatori per la radiazione EM del prodotto, sia l'area del loop che la lunghezza della linea sono vincolate. Quando si utilizza un involucro non schermato, questi vincoli sono implementati direttamente dal PCB.
- Nota: quando si utilizzano carichi con terminazione in serie nella progettazione di circuiti logici asincroni, è necessario considerare la quasi-stabilità. I circuiti di ingresso logici simmetrici non sono in grado di determinare se il segnale di ingresso è alto o basso, il che potrebbe portare a condizioni di uscita indefinite.
Per i segnali logici nel dominio della frequenza, l'ampiezza spettrale della corrente è inversamente proporzionale al quadrato della frequenza oltre la larghezza di banda del segnale logico (= 1/π.τr). Espressa in frequenza angolare, l'impedenza irradiata dal loop rimane proporzionale al quadrato della frequenza. Di conseguenza, è possibile calcolare l'area massima del loop, determinata dalla frequenza di clock o frequenza di ripetizione, dal tempo di salita o larghezza di banda del segnale logico e dall'ampiezza della corrente nel dominio del tempo. La forma d'onda della corrente è determinata dalla forma d'onda della tensione, con il tempo di semiampiezza della corrente approssimativamente uguale al tempo di salita della tensione.
L'ampiezza della corrente può essere espressa in termini di frequenza angolare (=1/π·τ_r) come:
I(f) = 2·I·τ_r/T
Dove:
I = Ampiezza della corrente nel dominio del tempo;
T = Reciproco della frequenza di clock, cioè del periodo;
τ_r = Tempo di salita della tensione, approssimativamente uguale al tempo di semiampiezza della corrente τ_H.
Questa equazione consente di calcolare l'area massima del loop per un dato circuito logico a una specifica frequenza di clock. La Tabella 5 fornisce le aree del loop corrispondenti. L'area massima del loop è determinata dalla frequenza di clock, dal tipo di circuito logico (= corrente di uscita) e dal numero n di loop di commutazione contemporanei sul PCB.
Se la frequenza di clock supera i 30 MHz, è necessario utilizzare circuiti stampati multistrato. In questo caso, lo spessore della resina epossidica varia a seconda del numero di strati, da 60 a 300 μm. Risultati accettabili su circuiti stampati a doppio strato possono essere ottenuti solo limitando il numero di segnali di clock ad alta velocità sul PCB, attraverso un routing accurato con tracce da strato a strato.
Nota: in questi casi, i pacchetti DIL standard potrebbero superare i limiti dell'area del loop, rendendo necessarie misure di schermatura aggiuntive e un filtraggio appropriato.
Tutti i connettori che collegano altri pannelli e componenti devono essere posizionati il più vicino possibile tra loro. Questo impedisce che le correnti di modo comune condotte attraverso i cavi fluiscano nelle tracce del circuito stampato e previene cadute di tensione tra i punti di riferimento sul PCB dovute ai cavi di eccitazione (antenna).
Per evitare questa interferenza di modo comune, la massa di riferimento vicino al connettore deve essere isolata dal piano di massa, dalla griglia di massa o dalla massa di riferimento del circuito sul PCB. Ove possibile, questi piani di massa devono essere collegati all'involucro metallico del prodotto. Da questo piano di massa, solo componenti ad alta impedenza, come induttori, resistori, relè reed e optoaccoppiatori, possono essere collegati tra le due masse. Tutti i connettori devono essere posizionati il più vicino possibile tra loro per evitare che correnti esterne fluiscano attraverso le tracce del PCB o la massa di riferimento.
II. Selezione corretta di cavi e connettori in Progettazione PCB
La selezione del cavo è determinata dalle componenti di ampiezza e frequenza del segnale che lo attraversano. Per i cavi posizionati all'esterno del prodotto, la schermatura è obbligatoria (come da requisiti del prodotto) quando si trasmettono segnali dati con frequenze di clock superiori a 10 kHz. La sezione di schermatura deve essere collegata a terra a entrambe le estremità del cavo (per i prodotti con involucri metallici) per garantire la schermatura sia dai campi elettrici che da quelli magnetici.
Se si utilizza una messa a terra separata, collegare alla "terra del connettore" anziché alla "terra del circuito".“
Per frequenze di clock comprese tra 10 kHz e 1 MHz, mantenendo il tempo di salita del circuito logico più basso possibile si può ottenere una copertura ottica superiore a 80% o un'impedenza di trasferimento inferiore a 10 nH/m. Per frequenze di clock superiori a 1 MHz sono necessari cavi con schermatura migliore.
In genere, ad eccezione dei cavi coassiali, la schermatura dei cavi non dovrebbe essere utilizzata come circuito di segnale.
Inserendo filtri passivi tra ingressi/uscite del segnale e punti di massa/riferimento per ridurre le componenti RF, potrebbe non essere necessaria una schermatura di alta qualità e i relativi connettori. I cavi schermati di buona qualità dovrebbero essere dotati di connettori adeguati.
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