Hoje em dia, a frequência do relógio dos sistemas eletrônicos é de várias centenas de megahertz, as bordas inicial e final dos pulsos usados estão na faixa de subnanosegundos e circuitos de vídeo de alta qualidade também são usados para taxas de pixels subnanosegundos. Essas velocidades de processamento mais altas representam desafios constantes na engenharia. Portanto, como prevenir e resolver o problema de interferência eletromagnética do conector é digno de nossa atenção.
A taxa de oscilação no circuito torna-se mais rápida (tempo de subida / queda), a amplitude da tensão / corrente torna-se maior e o problema torna-se maior. Portanto, é mais difícil resolver a compatibilidade eletromagnética (EMC) hoje do que antes.
Antes dos dois nós do circuito, a corrente de pulso que muda rapidamente representa a chamada fonte de ruído de modo diferencial. O campo eletromagnético ao redor do circuito pode se acoplar a outros componentes e invadir a parte de conexão. O ruído indutivamente ou capacitivamente acoplado é uma interferência de modo comum. As correntes de interferência de radiofrequência são iguais, e o sistema pode ser modelado como: composto por uma fonte de ruído, um" circuito vítima" ou&receptor &, e um loop (normalmente um plano posterior). Vários fatores são usados para descrever o tamanho da interferência: a intensidade da fonte de ruído, o tamanho da área ao redor da corrente de interferência e a taxa de mudança.
Assim, embora exista a possibilidade de interferências indesejáveis no circuito, o ruído é quase sempre copmodelo. Depois que um cabo é conectado entre o conector de entrada / saída (E / S) e o chassi ou plano de aterramento, quando alguma tensão de RF aparece, alguns miliamperes de corrente de RF podem ser suficientes para exceder o nível de emissão permitido.
Acoplamento e propagação de ruído
O ruído de modo comum é causado por um design irracional. Algumas razões típicas são que os comprimentos dos fios individuais em pares diferentes são diferentes, ou as distâncias para o plano de energia ou chassi são diferentes. Outro motivo são os defeitos de componentes, como bobinas e transformadores de indução magnética, capacitores e dispositivos ativos (como a aplicação de circuitos integrados especiais (ASIC)).
Componentes magnéticos, especialmente os chamados&choke de núcleo de ferro" tipo indutores de armazenamento de energia, são usados em conversores de energia e sempre geram campos eletromagnéticos. O entreferro no circuito magnético é equivalente a uma grande resistência em um circuito em série, onde mais energia é consumida. Como resultado, a bobina de estrangulamento do núcleo de ferro é enrolada na haste de ferrite para gerar um forte campo eletromagnético ao redor da haste, e a força de campo mais forte está perto do eletrodo. Em uma fonte de alimentação chaveada usando uma estrutura de retraço, deve haver uma lacuna no transformador com um forte campo magnético no meio. O elemento mais adequado para manter o campo magnético é o tubo espiral, de forma que o campo eletromagnético seja distribuído ao longo do comprimento do núcleo do tubo. Esta é uma das razões pelas quais a estrutura em espiral é preferida para elementos magnéticos que operam em altas frequências.
Os circuitos de desacoplamento inadequados também costumam se tornar fontes de interferência. Se o circuito exigir uma grande corrente de pulso e a necessidade de pequena capacitância ou resistência interna muito alta não puder ser garantida durante o desacoplamento parcial, a tensão gerada pelo circuito de força cairá. Isso é equivalente a ondulação ou equivalente a mudanças rápidas de tensão entre os terminais. Devido à capacitância parasita do pacote, a interferência pode se acoplar a outros circuitos, causando problemas de modo comum.
Quando a corrente de modo comum contamina o circuito de interface de E / S, o problema deve ser resolvido antes de passar pelo conector. Diferentes aplicativos são sugeridos para usar métodos diferentes para resolver este problema. No circuito de vídeo, os sinais de E / S são de terminação única e compartilham o mesmo loop comum. Para resolver isso, use um pequeno filtro LC para filtrar o ruído. Em uma rede de interface em série de baixa frequência, alguma capacitância parasita é suficiente para desviar o ruído para a placa inferior. As interfaces acionadas diferencialmente, como Ethernet, são geralmente acopladas à área de E / S por meio de um transformador, e o acoplamento é fornecido pelas derivações centrais em um ou ambos os lados do transformador. Essas tomadas centrais são conectadas à placa inferior por meio de um capacitor de alta tensão para desviar o ruído do modo comum para a placa inferior, de modo que o sinal não distorça.
Ruído de modo comum na área de E / S
Não existe uma solução universal para resolver todos os tipos de problemas de interface de E / S. O principal objetivo dos projetistas é projetar bem o circuito e, muitas vezes, eles negligenciam alguns detalhes que são considerados simples. Algumas regras básicas podem minimizar o ruído antes que ele alcance o conector:
1) Ajuste o capacitor de desacoplamento próximo à carga.
2) O tamanho do loop da corrente de pulso que muda rapidamente das bordas frontal e traseira deve ser o menor.
3) Mantenha os dispositivos de alta corrente (ou seja, drivers e ASICs) longe das portas de E / S.
4) Meça a integridade do sinal para garantir o mínimo de overshoot e undershoot, especialmente para sinais críticos com grandes correntes (como relógios e barramentos).
5) Use filtragem local, como ferrite RF, para absorver a interferência RF.
6) Fornece uma conexão de volta de baixa impedância para a placa de base ou uma referência na área de E / S na placa de base. Ruído RF e conectores
Mesmo que os engenheiros tomem muitas das precauções listadas acima para reduzir o ruído de RF na área de E / S, não há garantia de que essas precauções serão bem-sucedidas o suficiente para atender aos requisitos de emissão. Algum ruído é interferência conduzida, ou seja, a corrente de modo comum flui na placa de circuito interno. A fonte dessa interferência está entre o backplane e o circuito. Portanto, essa corrente de RF deve fluir pelo caminho com a impedância mais baixa (entre a placa inferior e a linha portadora do sinal). Se o conector não exibir uma impedância suficientemente baixa (na sobreposição com a placa de base), a corrente de RF flui através da capacitância parasita. Quando essa corrente de RF flui pelo cabo, a emissão inevitavelmente ocorrerá.
Outro mecanismo para injetar corrente de modo comum na área de E / S é o acoplamento de fontes de interferência fortes próximas. Mesmo alguns" blindados" os conectores são inúteis porque a fonte de interferência está perto do conector, como em um ambiente de PC. Se houver uma lacuna entre o conector e o painel traseiro, a tensão de RF induzida aqui pode degradar o desempenho de EMC.
Existem métodos para proteger os conectores, adicionar palhetas ou juntas. A sobreposição do conector é para preencher a lacuna entre o conector e o invólucro. Este método requer um forro. As gaxetas de metal são melhores desde que sejam manuseadas de maneira adequada, ou seja, desde que a superfície não seja contaminada, desde que as mãos não toquem ou danifiquem a gaxeta, e desde que haja pressão suficiente para mantê-la boa, baixa contato -impedância.
Outro método é instalar o conector no conector ou instalar o conector na caixa. Nesse momento, a superfície de contato máxima é ligeiramente menor e o tamanho e a elasticidade das abas devem ser estritamente controlados. Ao instalar um conector blindado, faça uma abertura na caixa e remova o óleo na lateral da abertura. Faça isso com cuidado. Se a tolerância não for apropriada, o conector afundará muito no revestimento e a sobreposição será interrompida. Todo engenheiro EMC sabe que em um" excelente" sistema, esse problema deve atender aos requisitos de lançamento e ser verificado a tempo na linha de produção. Gaxetas soltas ou dobradas, instaladas no óleo em áreas críticas, irão falhar.
O conector EMI foi selecionado pelos seguintes motivos:
1) O plástico espumado condutor é extremamente macio e pode ser colocado em toda a circunferência do conector. Isso elimina problemas relacionados com a outra caixa e junta.
2) O engenheiro mecânico pode instalar o conector dentro da faixa de tolerância aceitável do chassi do sistema.
3) O conector e o chassi são conectados com baixa impedância para garantir um bom contato. O forro no lado interno da parede do gabinete pode ser feito de materiais mais macios quando for necessário pintar e tiver um requisito de máscara.
4) Para projetos que requerem resfriamento forçado, a gaxeta deve, preferencialmente, ter outra característica: a costura entre o conector e a parede da caixa deve ser vedada para reduzir o vazamento de ar. Em um ambiente empoeirado, a gaxeta deve ajudar a manter o sistema limpo.
