Trois stratégies clés de conception pour une CEM optimale dans les PCB d'ordinateurs portables

Quand il s'agit de PCB d'ordinateurs portables, un circuit imprimé 6 ou 8 couches est généralement sélectionné. Basé sur la considération de coût, cependant, le PCB 6 couches est une sélection optimale pour les concepteurs de PCB. Malheureusement, la conception CEM (Compatibilité Électromagnétique) pour le PCB 6 couches a tourmenté les concepteurs de cartes.

Le développement de conception d'ordinateur portable est une procédure si complexe que la conception CEM doit être soigneusement considérée du début à la fin. En fait, l'atteinte d'une CEM optimale dépend de trois considérations clés qui seront introduites et discutées en détail dans cet article.

Première considération : Conception du schéma

Pendant le processus de conception de PCB d'ordinateur portable, la première étape est de mettre en œuvre la conception du schéma, c'est-à-dire que l'arrangement global et la distribution macro des produits doivent être déterminés avant le développement authentique, incluant les positions des puces et des trous. Ensuite, l'ingénieur CEM effectuera une évaluation CEM afin d'ajuster les positions des puces et l'exigence des trous pour les rendre conformes à l'exigence CEM, telles que les positions de pont et la position de la puce d'horloge et le tracé. Un croquis de PCB d'ordinateur portable peut être dessiné afin de mieux effectuer l'évaluation CEM.

L'évaluation CEM couvre principalement les aspects suivants :

• Position de tracé et routage. Le routage du fil de connexion entre l'écran LCD et la carte mère ou le routage des connecteurs FFC-FPC doit être inspecté.
• Inspection de la limite de hauteur du PCB. Les fils de signal haute vitesse ne peuvent pas être disposés dans la zone de hauteur zéro, qui fait référence au circuit imprimé avec les configurations ambiantes. Les configurations ambiantes contiennent le HDD, le ODD, etc.
• Inspection de la zone de blindage du boîtier. Les lignes de signal haute vitesse ne peuvent pas être disposées dans la zone d'exposition ou la zone avec séparation car elles réduisent l'efficacité du blindage, telles que la position du clavier, le couvercle de mémoire, etc.
• Inspection du couvercle d'ordinateur portable. Inclut le couvercle matériel et le couvercle de mémoire, de sorte que le point de mise à la terre puisse être connecté avec le blindage du boîtier pour chaque 30 mm.
• Inspection de la mise à la terre des petits PCB dans chaque unité - Une connexion parfaite doit être garantie entre les petits PCB dans chaque unité et la masse par les vis afin d'éviter une grande impédance de masse et d'arrêter les signaux de bruit de rayonner dans l'espace.
• Un point de mise à la terre réservé doit être maintenu pour certains circuits spécialisés afin d'assurer une faible impédance de mise à la terre.
• Inspection de la zone de bruit d'alimentation. L'instabilité de la zone d'alimentation mènera toute la conception à l'échec ou poussera les puces loin de la stabilité en fournissant une alimentation instable à chaque puce avec la perturbation générée.
• Une règle avec la plus grande signification est que la disposition des puces principales sur le PCB et leur tendance de tracé doivent être confirmées et inspectées.

Deuxième considération : Conception PCB

La conception PCB est un maillon si significatif dans la lutte pour la CEM qu'une excellente conception PCB est la précondition de l'atteinte d'une CEM optimale. La conception PCB sans CEM prise en considération mènera sans doute à un gaspillage d'argent et de temps. La première question qu'une conception PCB doit poser est comment l'interférence électromagnétique (EMI) est générée et pourquoi elle est transmise. Une conception PCB optimale ne sera pas obtenue à moins que les deux questions soient précisément répondues. La réponse à ces questions sera discutée dans la partie suivante de cet article. Une règle de conception PCB idéale va : la CEM doit être considérée au début de la conception et la rationalité de la conception doit être respectée. De plus, la technologie de tracé à faible coût est la mieux appliquée. Les règles de conception détaillées pour le circuit imprimé incluent :

• Les fils de signal haute vitesse ne peuvent pas être posés sous les connecteurs et le circuit d'alimentation doit être loin des connecteurs.
• Les fils de signal haute vitesse ne peuvent pas être posés au bord du PCB sur n'importe quel plan et l'espacement entre le bord de la carte et ces fils doit être d'au moins 50 mils.
• Les fils de signal USB, LAN, carte PCI doivent être loin des fils de signal haute vitesse autant que possible ou protégés avec des fils de masse. De plus, les trous de masse doivent être raisonnablement conçus.
• Les fils de signal haute vitesse doivent être posés dans les couches internes.
• Puisque le micro/téléphone casque sont des circuits analogiques, ils doivent être isolés des autres circuits autant que possible.
• Les fils de signal d'horloge doivent être disposés dans les couches internes après être sortis de la puce et doivent être isolés des fils de signal à l'interface I/O et des autres pistes. Les fils de signal d'horloge doivent être disposés près du plan de masse de référence afin que l'effet d'image puisse être amélioré. De plus, une connexion de terminaison RC doit être disponible quand toutes les traces de signal d'horloge sont proches de la source d'horloge.
• La disposition de l'alimentation et de la masse doit être aussi compacte que possible avec les problèmes de boucle se rétrécissant. La largeur de fossé entre les alimentations est de 15 mil avec un plan de masse complet qui ne contient pas de tracé. La masse divisée doit être réduite car trop de division augmentera l'impédance de masse.
• L'application raisonnable du condensateur de découplage est aussi une préoccupation clé dans la conception PCB. Les fils de signal haute vitesse doivent être interdits de passer de la couche supérieure à travers la couche inférieure et les trous de masse doivent être établis afin de réduire l'impédance de masse. De plus, le condensateur de découplage doit être ajouté aux bornes de la puce et à chaque couche d'alimentation. Au minimum, la position du condensateur de découplage doit être réservée à l'avance.
• Les composants anti-EMI doivent être appliqués convenablement basés sur leur application et leur prix.

Troisième considération : Inspection du PCB

Premièrement, un concept doit être ancré dans l'esprit de l'ingénieur que l'impédance dans l'espace libre avec haute fréquence est de 377 ohms. Quand il s'agit du rayonnement spatial des EMI ordinaires, parce que la boucle de signal atteint un stade où elle peut être équivalente à l'impédance de l'espace, le signal est rayonné depuis l'espace. Pour comprendre ce point, il est très nécessaire de faire baisser l'impédance de la boucle de signal.

Pour contrôler l'impédance de la boucle de signal, la méthode principale réside dans la réduction de la longueur du signal et le rétrécissement de la surface de boucle. De plus, une terminaison appropriée doit être réalisée pour contrôler la réflexion de la boucle. En fait, une méthode pour contrôler la boucle de signal réside dans la mise à la terre du signal clé. Parce que le tracé lui-même présente une impédance en haute fréquence, il est préférable de profiter de la masse ou des fils de masse pour se connecter à la masse à travers les trous traversants pour plusieurs fois. De nombreux tels designs réussissent à éviter le dépassement de rayonnement des signaux d'horloge.

De plus, pour arrêter les signaux de passer par les zones de séparation, beaucoup d'ingénieurs partitionnent la masse par les signaux mais oublient pendant le processus de tracé. En résultat, la boucle de signal couvre une grande surface, augmentant la longueur de trace.

Quand il s'agit de la partie transmission des EMI, il est vital d'appliquer raisonnablement le condensateur de dérivation et le condensateur de découplage. Le condensateur de dérivation doit être disposé sur les broches d'alimentation de la puce et les fils de masse avec les plus petites pistes. Le condensateur de découplage doit être disposé à un endroit où le changement de demande de courant est le plus élevé afin d'arrêter le bruit de se coupler depuis les fils d'alimentation et de masse en raison de l'impédance de tracé. Bien sûr, le magnétique peut être utilisé pour absorber le bruit. L'inductance peut parfois être utilisée pour filtrer le bruit aussi. Cependant, il doit être remarqué que l'inductance présente une plage de réponse en fréquence et l'encapsulage détermine aussi sa réponse en fréquence.

Ressources utiles

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