Diretrizes de projeto de PCB para minimizar as transmissões de RF

Existem certas diretrizes de design para PCBs que não fazem muito sentido e práticas que parecem excessivas e desnecessárias. Freqüentemente, eles são motivados pela magia negra que é a transmissão de RF. Isso é uma consequência infeliz e não intencional dos circuitos eletrônicos, ou um recurso mágico e útil deles, e muito tempo de design é gasto para reduzir ou remover esses efeitos ou ajustá-los.

Você está se perguntando o quão importante isso é para seus projetos e se você deve se preocupar com emissões irradiadas não intencionais. Na escala de Baddeley de importância:

Quando um sinal se move por um fio, há um campo elétrico criado no espaço ao seu redor. Se for um sinal DC, então o campo não muda, então nada excitante acontece no mundo de RF, é tudo constante. DC puro é muito raro. As baterias podem fazer isso, a menos que você esteja fazendo qualquer regulação de tensão de comutação, mas qualquer coisa conectada à energia da parede terá ondas senoidais de 50 ou 60 Hertz, que então são retificadas e transformadas e suavizadas e cutucadas e cutucadas em algo como uma tensão DC . Na realidade (e dependendo da qualidade da fonte de alimentação), esta fonte irá ondular e criar pequenas mudanças na tensão DC, criando efetivamente um pequeno campo elétrico variável. Outras coisas, como osciladores de cristal, linhas de sinal entre chips e barramentos de memória, todos têm sinais de tensão variáveis ​​viajando ao longo de um fio de um lugar para outro. Assim, a eletrônica está inundada de sinais e campos elétricos variáveis. São esses campos elétricos variáveis, por meio de muita matemática, principalmente descobertos por Maxwell, Faraday e Gauss, que resultam no campo elétrico se tornando radiação eletromagnética.

A frequência da radiação é a frequência com que os campos elétricos mudam, e há muitos fatores que afetam isso. Uma é a forma do fio pelo qual o campo elétrico viaja. Se você tem algo chamado par diferencial, os campos elétricos que descem pelo fio se anulam, resultando em quase nenhuma transmissão. Se você tiver um fio que não se conecta na outra extremidade, o sinal pode diminuir o comprimento e refletir de volta. Se o comprimento do fio for ajustado de forma que, ao refletir, amplifique a onda em vez de cancelá-la, então você tem uma boa antena. Voltando à frequência, nunca é uma onda senoidal perfeita; é uma combinação de ondas de diferentes frequências. Um receptor de antena possui componentes eletrônicos que irão desconstruir essas frequências dentro de um alcance para extrair um sinal. O material moderno é principalmente FM, então há uma frequência de portadora principal e é ligeiramente modificada com o sinal de dados.

Uma antena de rastreamento é uma antena feita de uma pequena tira de fio de cobre no PCB que ressoa em certas frequências. Isso pode ser intencional, como um projeto de antena F para transceptores de 2,4 GHz, ou pode ser acidental, como um derramamento de solo que resulta em uma longa faixa fina. Para evitar isso, examine seu solo cuidadosamente em busca de vestígios que não vão a lugar nenhum. Elimine-os ou coloque uma via para que o traço não ressoe. Mantenha seu terreno o mais inchado possível. Quanto mais dedos você tiver, e quanto mais você cortar, esticar e separar, mais radiação não intencional você terá. Como regra geral, não tenha nenhum fio que não esteja conectado em ambas as extremidades, a menos que você esteja criando intencionalmente uma antena. Isso pode se aplicar ao IO da placa que não está conectado. Afinal, se nada estiver conectado a esse conector IO, é apenas um traço que não leva a lugar nenhum. Se o seu microcontrolador for inteligente o suficiente para detectar quando um cabo é desconectado, não envie nenhum sinal por esse fio. Amarre todos os seus IOs não utilizados no chão.

Um traço próximo à borda da placa e mais distante de uma camada de plano de terra irradiará mais interferência eletromagnética. Via costura refere-se a colocar um anel de vias anexado ao plano de aterramento em toda a borda do PCB (ou o máximo possível). Você também pode alinhar os lados de um traço de sinal com vias para reduzir a EMI do traço. Além disso, uma boa dose de vias deve conectar o aterramento ao plano de aterramento (se você tiver uma camada de aterramento separada em uma placa de 4 camadas ou se sua placa de 2 camadas for aterrada principalmente na parte inferior). Isso evita antenas acidentais e também garante que todo o terreno permaneça no mesmo potencial o tempo todo.