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[单片机资料] 意法半导体ST25R3911B/ST25R3910 器件电路板设计的布局建议

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发表于 2022-12-30 10:57:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
本文提供了设计采用表 1 中所列产品的电路板的基本考虑因素,以减少无用发射并将整体本底噪声保持在较低水平。
在布局阶段必须考虑 ST25R3911B/ST25R391x 器件与其他有源组件(如收据打印机或显示器)之间的干扰,以确保干净的信号传输。
必须特别注意沿迹线传播的信号,以及每条迹线的频谱内容。 必须在时域和频域中对信号进行分析,以追踪无用发射回源,并采取应对措施。
通过适当的 PCB 布局,可以最大限度地减少许多 EMI 问题,使应用符合 FCC 和/或 CISPR 标准。

2 总体建议
在 PCB 设计中,有一些指南可以帮助优化 EMC 性能
• 始终考虑并确定返回电流流向的位置和方式。
• 不要通过接地间隙路由信号。
• 用单独的模拟和数字部分对混合信号 PCB 进行分区
• 不拆分当前返回平面; 在电路板的模拟和数字部分下使用一个实心平面。
• 仅在电路板的数字部分路由数字信号(对于所有数字相关层)。
• 仅在电路板的模拟部分路由模拟信号(对于所有模拟相关层)。
• 如果接地层或电源层因特定原因(即机械和/或电气)被分割,请勿在相邻层上的分割处走任何走线。
• 必须跨越电源平面分割的走线(模拟或数字)必须位于与实体接地平面(模拟或数字)相邻的层上。
• A/D 和D/A 转换器,以及大多数其他混合信号IC,应被视为具有数字部分的模拟设备,而不是具有模拟部分的数字设备。
• 混合信号IC 引脚上的AGND 和DGND 标志是指引脚在内部连接的位置,并不表示它们应该在外部连接到哪里或如何连接。 在大多数混合信号 IC 上,AGND 和 DGND 引脚都应连接到模拟返回平面。
• 数字去耦电容应直接连接到数字接地引脚。
• 需要去耦电容器通过低电感路径提供IC 逻辑门开关时所需的部分或全部瞬态电源电流。
• 需要去耦电容器来短路,或至少减少注入回电源接地系统的噪声。
• 去耦不是在IC 附近放置一个电容器来提供瞬态开关电流的过程。 相反,它是在 IC 附近放置一个 L-C 网络以提供瞬态开关电流的过程。
• 去耦电容的值对于低频去耦效果很重要。
• 去耦电容器的值在高频时并不重要。 在高频下,最重要的标准是降低与去耦电容器串联的电感。
• 有效的高频去耦需要使用大量电容器。
• 尽可能靠近设备放置去耦电容器。
• 对称路由RFI 和RFO 信号,避免匹配网络的长信号走线。 保持 RFO1 和 RFO2 之间的走线彼此靠近,对 RFI1 和 RFI2 也这样做。
• 匹配组件应彼此靠近且对称放置。

1 缩略词
AGND 模拟地
DGND 数字地
EMC 电磁兼容性
EMI 电磁干扰
被测 EUT 发射器
ESD 静电放电
GND 电压的接地(参考)电平
集成电路
PCB印刷电路板
RFI射频输入
RFO射频输出
USB 通用串行总线

3 基本考虑
IC 产生的大部分信号都是周期性方波信号的形式(图 1),其频谱类似于图 2 所示的频谱。
图 1. 方波

图 1. 方波

图 1. 方波


图 2. 方波的频谱

图 2. 方波的频谱

图 2. 方波的频谱


由于无法在实际设备中生成理想的方波,我们必须处理来自 IC 或时钟的梯形脉冲,具有有限的上升和下降时间(图 3)。 较高频率谐波的幅度取决于信号的上升和下降时间,随着上升时间的延长而下降。
图 3. 梯形波

图 3. 梯形波

图 3. 梯形波


对于 ST25R3911B,转换率是内部控制的。
另一种减少谐波的方法是使用低通滤波来圆化边缘。 这是通过 RF 驱动器输出端的 LC 组合实现的,如图 4 所示。重要的是将滤波器网络放置在尽可能靠近输出级的位置,以避免在长走线上产生不需要的辐射。
图 4. 低通滤波

图 4. 低通滤波

图 4. 低通滤波


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