Linee guida per la progettazione PCB per ridurre al minimo le trasmissioni RF

Esistono alcune linee guida di progettazione per i PCB che non hanno molto senso e pratiche che sembrano eccessive e non necessarie. Spesso questi sono motivati ​​dalla magia nera rappresentata dalla trasmissione RF. Questa è una conseguenza sfortunata e non intenzionale dei circuiti elettronici, o una loro caratteristica magica e utile, e molto tempo di progettazione è dedicato alla riduzione o rimozione di questi effetti o alla loro messa a punto.

Ti stai chiedendo quanto sia importante questo per i tuoi progetti e se dovresti preoccuparti di emissioni irradiate involontarie. Sulla scala di importanza di Baddeley:

Quando un segnale si muove lungo un filo, nello spazio attorno ad esso viene creato un campo elettrico. Se si tratta di un segnale CC, il campo non cambia, quindi non accade nulla di entusiasmante nel mondo RF, è semplicemente tutto costante. La DC pura è molto rara. Le batterie possono farlo, a meno che tu non stia eseguendo una regolazione della tensione di commutazione, ma qualsiasi cosa collegata alla presa di corrente avrà onde sinusoidali da 50 o 60 Hertz, che poi verranno rettificate, trasformate, levigate, spinte e spinte in qualcosa di simile a una tensione CC . In realtà (e a seconda della qualità dell'alimentazione), questa alimentazione si increspa e crea piccole variazioni nella tensione CC, creando di fatto un piccolo campo elettrico variabile. Altre cose, come gli oscillatori a cristallo, le linee di segnale tra i chip e i bus di memoria hanno tutti segnali di tensione variabili che viaggiano lungo un filo da un luogo all'altro. Pertanto, l’elettronica è inondata di segnali e di campi elettrici variabili. Sono questi campi elettrici mutevoli, attraverso molta matematica, per lo più calcolati da Maxwell, Faraday e Gauss, che fanno sì che il campo elettrico diventi radiazione elettromagnetica.

La frequenza della radiazione è la frequenza con cui cambiano i campi elettrici e ci sono molti fattori che influiscono su questo. Uno è la forma del filo lungo il quale viaggia il campo elettrico. Se hai qualcosa chiamato coppia differenziale, i campi elettrici che scendono lungo il filo si annullano a vicenda, risultando quasi in nessuna trasmissione. Se hai un filo che non si collega all'altra estremità, il segnale può percorrere la lunghezza e riflettersi indietro. Se la lunghezza del cavo è regolata in modo che quando riflette amplifica l'onda anziché annullarla, allora hai una buona antenna. Tornando alla frequenza, non è mai un'onda sinusoidale perfetta; è una combinazione di onde di frequenze diverse. Un ricevitore d'antenna è dotato di componenti elettronici che decostruiranno quelle frequenze all'interno di un intervallo per estrarre un segnale. Il materiale moderno è principalmente FM, quindi c'è una frequenza portante principale e viene leggermente modificata con il segnale dati.

Un'antenna tracciante è un'antenna costituita da una piccola striscia di filo di rame sul PCB che risuona a determinate frequenze. Ciò potrebbe essere intenzionale, come il design di un'antenna F per ricetrasmettitori a 2,4 GHz, o potrebbe essere accidentale, come una colata di terra che si traduce in una striscia lunga e sottile. Per evitare ciò, esamina attentamente il terreno per eventuali tracce che non vanno da nessuna parte. Eliminali o inserisci un via in modo che la traccia non possa risuonare. Mantieni il tuo terreno il più inconsistente possibile. Più dita hai, e più le tagli, le allunghi e le separi, più radiazioni involontarie avrai. Come regola generale, non avere cavi che non siano collegati a entrambe le estremità, a meno che tu non stia creando intenzionalmente un'antenna. Questo può applicarsi alla scheda IO che non è connessa. Dopotutto, se non è collegato nulla a quel connettore IO, è solo una traccia che non porta da nessuna parte. Se il tuo microcontrollore è abbastanza intelligente da rilevare quando un cavo è scollegato, non inviare alcun segnale lungo quel filo. Collega a terra tutti gli IO inutilizzati.

Una traccia vicina al bordo della scheda e più lontana dallo strato del piano di terra irradierà più interferenze elettromagnetiche. La cucitura via si riferisce al posizionamento di un anello di via attaccato al piano di massa attorno al bordo del PCB (o il più possibile). È inoltre possibile rivestire i lati di una traccia del segnale con dei via per ridurre le EMI dalla traccia. Inoltre, una buona dose di vias dovrebbe collegare il getto di terra al piano di terra (se hai uno strato di terra separato su una tavola a 4 strati, o la tua tavola a 2 strati è per lo più macinata sul fondo). Ciò previene antenne accidentali e garantisce inoltre che l'intero terreno rimanga sempre allo stesso potenziale.