Avui en dia, la freqüència de rellotge dels sistemes electrònics és de diversos centenars de megahertzs, les vores inicials i posteriors dels polsos utilitzats es troben en el rang de sub-nanosegons i també s'utilitzen circuits de vídeo d'alta qualitat per a velocitats de píxels inferiors a nanosegons. Aquestes velocitats de processament més altes representen reptes constants en enginyeria. Per tant, com prevenir i resoldre el problema de la interferència electromagnètica del connector és digne de la nostra atenció.
La velocitat d'oscil·lació al circuit es fa més ràpida (temps de pujada/caiguda), l'amplitud de tensió/corrent es fa més gran i el problema augmenta. Per tant, és més difícil resoldre la compatibilitat electromagnètica (EMC) avui que abans.
Abans dels dos nodes del circuit, el corrent de pols que canvia ràpidament representa l'anomenada font de soroll en mode diferencial. El camp electromagnètic al voltant del circuit es pot acoblar a altres components i envair la part de connexió. El soroll acoblat de manera inductiva o capacitiva és una interferència de mode comú. Els corrents d'interferència de radiofreqüència són els mateixos entre si, i el sistema es pot modelar com: compost per una font de soroll, un"circuit víctima" o"receptor", i un bucle (normalment un pla posterior). S'utilitzen diversos factors per descriure la mida de la interferència: la intensitat de la font de soroll, la mida de l'àrea al voltant del corrent d'interferència i la velocitat de canvi.
Així, tot i que hi ha la possibilitat d'interferències no desitjades en el circuit, el soroll és gairebé sempre co-model. Un cop connectat un cable entre el connector d'entrada/sortida (I/O) i el xassís o el pla de terra, quan apareix una tensió de RF, uns quants mil·liamperis de corrent de RF poden ser suficients per superar el nivell d'emissió permès.
Acoblament i propagació del soroll
El soroll en mode comú és causat per un disseny poc raonable. Alguns motius típics són que les longituds dels cables individuals en diferents parells són diferents o les distàncies al pla d'alimentació o al xassís són diferents. Un altre motiu són els defectes dels components, com ara bobines d'inducció magnètica i transformadors, condensadors i dispositius actius (com l'aplicació de circuits integrats especials (ASIC)).
Components magnètics, especialment l'anomenat" estrany de nucli de ferro" tipus inductors d'emmagatzematge d'energia, s'utilitzen en convertidors de potència i sempre generen camps electromagnètics. L'entrefer en el circuit magnètic és equivalent a una gran resistència en un circuit en sèrie, on es consumeix més energia. Com a resultat, la bobina d'asfixia del nucli de ferro s'enrotlla a la vareta de ferrita per generar un camp electromagnètic fort al voltant de la vareta i la força de camp més forta es troba a prop de l'elèctrode. En una font d'alimentació commutada que utilitza una estructura de traçat, hi ha d'haver un buit al transformador amb un camp magnètic fort entremig. L'element més adequat per mantenir el camp magnètic és el tub espiral, de manera que el camp electromagnètic es distribueix al llarg del nucli del tub. Aquesta és una de les raons per les quals es prefereix l'estructura espiral per als elements magnètics que operen a altes freqüències.
Els circuits de desacoblament inadequats també es converteixen sovint en fonts d'interferència. Si el circuit requereix un corrent de pols gran i la necessitat d'una petita capacitat o una resistència interna molt alta no es pot garantir durant el desacoblament parcial, la tensió generada pel circuit d'alimentació caurà. Això és equivalent a ondulació, o equivalent a canvis ràpids de tensió entre terminals. A causa de la capacitat dispersa del paquet, la interferència es pot acoblar a altres circuits, causant problemes de mode habitual.
Quan el corrent de mode comú contamina el circuit d'interfície d'E/S, el problema s'ha de resoldre abans de passar pel connector. Es suggereixen aplicacions diferents per utilitzar diferents mètodes per resoldre aquest problema. Al circuit de vídeo, els senyals d'E/S són d'un sol extrem i comparteixen el mateix bucle comú. Per solucionar-ho, utilitzeu un petit filtre LC per filtrar el soroll. En una xarxa d'interfície de sèrie de baixa freqüència, una mica de capacitat periòdica és suficient per derivar el soroll a la placa inferior. Les interfícies d'accionament diferencial, com ara Ethernet, solen acoblar-se a l'àrea d'E/S mitjançant un transformador, i l'acoblament el proporcionen les aixetes centrals d'un o ambdós costats del transformador. Aquestes aixetes centrals es connecten a la placa inferior mitjançant un condensador d'alta tensió per derivar el soroll en mode comú a la placa inferior perquè el senyal no es distorsioni.
Soroll en mode comú a l'àrea d'E/S
No hi ha una solució universal per resoldre tots els tipus de problemes d'interfície d'E/S. L'objectiu principal dels dissenyadors és dissenyar bé el circuit, i sovint passen per alt alguns detalls que es consideren senzills. Algunes regles bàsiques poden minimitzar el soroll abans que arribi al connector:
1) Col·loqueu el condensador de desacoblament a prop de la càrrega.
2) La mida del bucle del corrent de pols que canvia ràpidament de les vores frontal i posterior hauria de ser la més petita.
3) Mantingueu els dispositius d'alta corrent (és a dir, controladors i ASIC) lluny dels ports d'E/S.
4) Mesureu la integritat del senyal per garantir el mínim sobrepassament i sota, especialment per a senyals crítics amb corrents grans (com ara rellotges i autobusos).
5) Utilitzeu un filtratge local, com ara ferrita RF, per absorbir la interferència de RF.
6) Proporcioneu una connexió de volta de baixa impedància al sòcol o una referència a l'àrea d'E/S del sòcol. Soroll de RF i connectors
Fins i tot si els enginyers prenen moltes de les precaucions esmentades anteriorment per reduir el soroll de RF a l'àrea d'E/S, no hi ha cap garantia que aquestes precaucions tinguin prou èxit per complir els requisits d'emissió. Alguns sorolls són interferències conduïdes, és a dir, el corrent de mode comú flueix a la placa de circuit interna. La font d'aquesta interferència és entre la placa posterior i el circuit. Per tant, aquest corrent de RF ha de fluir pel camí amb la impedància més baixa (entre la placa inferior i la línia que transporta el senyal). Si el connector no presenta una impedància prou baixa (a la superposició amb la placa base), el corrent de RF flueix a través de la capacitat dispersa. Quan aquest corrent de RF flueix pel cable, l'emissió es produirà inevitablement.
Un altre mecanisme per injectar corrent de mode comú a l'àrea d'E/S és l'acoblament de fonts d'interferència fortes properes. Fins i tot alguns"protegit" els connectors són inútils, perquè la font d'interferència es troba a prop del connector, com ara un entorn d'ordinador. Si hi ha un buit entre el connector i la placa posterior, la tensió de RF induïda aquí pot degradar el rendiment EMC.
Hi ha mètodes per blindar connectors, afegir canyes o juntes. La superposició del connector és per omplir el buit entre el connector i la carcassa. Aquest mètode requereix un revestiment. Les juntes metàl·liques són millors sempre que es manipulin correctament, és a dir, sempre que la superfície no estigui contaminada, sempre que les mans no toquin ni danyin la junta, i sempre que hi hagi prou pressió per mantenir-la bona i baixa. - Impedància de contacte.
Un altre mètode és instal·lar el connector al connector o instal·lar el connector a la carcassa. En aquest moment, la superfície de contacte màxima és lleugerament més petita i la mida i l'elasticitat de les pestanyes s'han de controlar estrictament. Quan instal·leu un connector blindat, feu una obertura a la carcassa i traieu l'oli del costat de l'obertura. Feu-ho amb cura. Si la tolerància no és adequada, el connector s'enfonsarà massa a la carcassa i el solapament s'interromprà. Tots els enginyers d'EMC sap que en un"excel·lent" sistema, aquest problema ha de complir els requisits de llançament i s'ha de comprovar a temps a la línia de producció. Les juntes sense fixar o doblegades, instal·lades a l'oli en zones crítiques, fallaran.
El connector EMI es va seleccionar pels motius següents:
1) El plàstic escumat conductor és extremadament suau i es pot col·locar a tota la circumferència del connector. Això elimina els problemes relacionats amb l'altra carcassa i la junta.
2) L'enginyer mecànic pot instal·lar el connector dins del rang de tolerància acceptable del xassís del sistema.
3) El connector i el xassís estan connectats amb una impedància baixa per garantir un bon contacte. El revestiment de la part interior de la paret de l'armari es pot fer amb materials més suaus quan cal pintar i té un requisit d'emmascarament.
4) Per als dissenys que requereixen refrigeració forçada, la junta hauria de tenir preferiblement una altra característica: la costura entre el connector i la paret de la carcassa s'hauria de segellar per reduir les fuites d'aire. En un entorn amb pols, la junta ha d'ajudar a mantenir net el sistema.
