Trois considérations de conception garantissant la compatibilité électromagnétique du circuit imprimé d'un ordinateur portable

En ce qui concerne les circuits imprimés pour ordinateurs portables, une carte de circuit imprimé à 6 ou 8 couches est généralement sélectionnée. Cependant, sur la base de considérations de coût, le PCB à 6 couches est une sélection optimale pour les concepteurs de PCB. Malheureusement, la conception CEM (compatibilité électromagnétique) pour les circuits imprimés à 6 couches a tourmenté les concepteurs de cartes.

La conception du développement d'ordinateurs portables est une procédure tellement complexe que la conception CEM doit être soigneusement étudiée du début à la fin. En fait, la réalisation optimale de la CEM dépend de trois considérations clés qui seront introduites et discutées en détail dans cet article.

Première considération :conception du schéma

Au cours du processus de conception de PCB pour ordinateur portable, la première étape consiste à mettre en œuvre la conception du schéma, c'est-à-dire que la disposition globale et la macro-distribution des produits doivent être déterminées avant le développement authentique, y compris les positions des puces et des trous. Ensuite, l'ingénieur EMC effectuera une évaluation EMC afin d'ajuster les positions des puces et les exigences de trou pour les rendre conformes aux exigences EMC telles que les positions de pont et la position et le traçage de la puce d'horloge. Un schéma de circuit imprimé d'ordinateur portable peut être dessiné afin de mieux effectuer l'évaluation CEM.

L'évaluation CEM couvre principalement les aspects suivants :
• Position de traçage et routage. L'acheminement des câbles de connexion entre l'écran LCD et la carte mère ou l'acheminement des connecteurs FFC-FPC doit être inspecté.
• Inspection de la limite de hauteur du circuit imprimé. Les fils de signal à grande vitesse ne peuvent pas être disposés dans une zone de hauteur nulle qui fait référence à la carte de circuit imprimé avec les configurations ambiantes. Les configurations ambiantes contiennent HDD, ODD, etc.
• Inspection de la zone de blindage du boîtier. Les lignes de signal à grande vitesse ne peuvent pas être disposées dans la zone d'exposition ou la zone avec division car elles réduisent l'efficacité du blindage comme la position du clavier, le couvercle de la mémoire, etc.
• Inspection du couvercle de l'ordinateur portable. Comprend un couvercle matériel et un couvercle de mémoire afin que le point de mise à la terre puisse être connecté au blindage du boîtier pour chaque 30 mm.
• Mise à la terre des petits circuits imprimés dans chaque unité d'inspection - Une connexion parfaite doit être garantie entre les petits circuits imprimés dans chaque unité et la mise à la terre par des vis afin afin d'éviter une impédance de terre importante et d'empêcher 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 de puissance. L'instabilité de la zone d'alimentation conduira l'ensemble de la conception à l'échec ou entraînera des puces loin de la stabilité en fournissant une alimentation instable à chaque puce avec des perturbations générées.
• Une règle la plus importante est la disposition des puces principales sur le PCB et leur tendance de traçage doit être confirmé et inspecté.

Deuxième considération :Conception de PCB

La conception des circuits imprimés est un maillon si important dans les efforts CEM qu'une excellente conception des circuits imprimés est la condition préalable à une réalisation CEM optimale. La conception de circuits imprimés sans prise en compte de la compatibilité électromagnétique entraînera sans aucun doute une perte de temps et d'argent. La première question qu'une conception de PCB devrait se poser est de savoir comment les interférences électromagnétiques (EMI) sont générées et pourquoi elles sont transmises. Une conception de PCB optimale ne sera pas obtenue à moins que les deux questions ne reçoivent une réponse précise. La réponse à ces questions sera discutée dans la partie suivante de cet article. Une règle de conception de PCB idéale est la suivante :la CEM doit être prise en compte au début de la conception et la rationalité de la conception doit être respectée. En outre, la technologie de traçage à faible coût est mieux appliquée. Les règles de conception détaillées pour les circuits imprimés incluent :
• Les fils de signal à grande vitesse ne peuvent pas être posés sous les connecteurs et le circuit d'alimentation doit être éloigné des connecteurs.
• Les fils de signal à grande vitesse ne peuvent pas être posés au bord du circuit imprimé 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 éloignés autant que possible des fils de signal haute vitesse ou protégés avec fils de terre. De plus, les trous de terre doivent être raisonnablement conçus.
• Les fils de signal à grande vitesse doivent être posés dans des couches internes.
• Étant donné que le téléphone/casque MIC sont des circuits analogiques, ils doivent être autant séparés des autres circuits que possible.
• Les fils de signal d'horloge doivent être disposés en couches internes après leur sortie du circuit intégré et doivent être séparés des fils de signal à l'interface d'E/S et d'autres traces. 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, la connexion de la borne RC doit être disponible lorsque toutes les traces du 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 la réduction des problèmes de boucle. La largeur des douves entre les puissances est de 15 mil avec un plan de masse complet qui ne contient aucun tracé. La séparation de masse doit être réduite car une trop grande séparation augmente l'impédance de masse.
• L'application raisonnable d'un condensateur de découplage est également une préoccupation clé dans la conception de circuits imprimés. Les fils de signal à grande vitesse doivent être interdits de passer de la couche supérieure à la couche inférieure et des trous de terre doivent être établis afin de réduire l'impédance de terre. De plus, un condensateur de découplage doit être ajouté aux bornes IC et à chaque couche de puissance. Au moins, la position du condensateur de découplage doit être réservée à l'avance.
• Les composants anti-EMI doivent être appliqués de manière appropriée en fonction de leur application et de leur prix.

Troisième considération :inspection des PCB

Tout d'abord, un concept doit être enraciné dans l'esprit de l'ingénieur selon lequel l'impédance dans l'espace libre à haute fréquence est de 377 ohms. En ce qui concerne le rayonnement spatial des EMI ordinaires, parce que la boucle de signal atteint un stade où elle peut être équivalente à l'impédance spatiale, le signal est rayonné depuis l'espace. Pour comprendre ce point, il est absolument nécessaire de réduire l'impédance de la boucle de signal.

Pour contrôler l'impédance de la boucle du signal, la principale méthode consiste à réduire la longueur du signal et à réduire la zone de la boucle. En outre, une connexion de borne appropriée doit être effectuée 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. Étant donné que le traçage lui-même présente une impédance à haute fréquence, il est préférable de tirer parti des fils de terre ou de mise à la terre pour se connecter à la terre via des trous traversants plusieurs fois. Beaucoup de ces conceptions réussissent à éviter le dépassement du rayonnement des signaux d'horloge.

De plus, pour empêcher les signaux de traverser des zones divisées, de nombreux ingénieurs divisent le sol par des signaux mais ne s'en souviennent pas pendant le processus de traçage. En conséquence, la boucle de signal couvre une grande surface, augmentant la longueur de la trace.

En ce qui concerne la partie transmission EMI, il est essentiel d'appliquer raisonnablement un condensateur de dérivation et un condensateur de découplage. Le condensateur de dérivation doit être disposé sur les broches d'alimentation de la puce et les fils de terre avec les plus petits fils. 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 couplage des fils d'alimentation et de terre en raison de l'impédance de traçage. Bien sûr, le magnétique peut être utilisé pour absorber le bruit. L'inductance peut également être utilisée pour filtrer le bruit. Cependant, il convient de noter que l'inductance présente une plage de réponse en fréquence et que le boîtier détermine également sa réponse en fréquence.

Ressources utiles :
• Influence de la disposition des circuits imprimés sur les performances CEM des produits électroniques
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