05/02/201610 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Junte‐se a Comunidade Embarcados: Realizar Login ou Registrar‐se Ir Pesquisar HOME SOBRE CONTEÚDO FÓRUM EVENTOS OPORTUNIDADES COMUNIDADE 10 mandamentos da PCB Contato / Feedback por Francesco Sacco em terça‐feira, 01 de dezembro de 2015. EMBARCADOS TV SLE15 - Desenvolv... Na confecção de uma Placa de Circuito Impresso existem boas práticas que devem ser sempre aplicadas. Vamos, aqui, listar 10 dessas práticas que devem estar sempre na mente de todo o engenheiro para o desenvolvimento de produtos eletrônicos. Essas práticas visam minimizar problemas com EMC, EMI, Loops de Terra, acoplamentos, entre outros problemas comuns em PCB. Já tivemos um artigo no site sobre Loops de PCI e outro sobre EMC, além de um sobre PCB Multicamada, todos escritos pelo Thiago Lima. Vale a pena conferir. 1. Planos de Terra Um Plano de Terra (Ground Plane) de baixa indutância é fundamental para minimizar problemas de EMC. Maximizar as áreas de terra de uma PCB reduz a indutância de terra em um sistema, que por sua vez reduz as emissões eletromagnéticas e o Crosstalk. Conectando todos os terras individuais e, em seguida, conectá‐los ao plano de terra, não é aconselhável, pois aumenta o tamanho da malha de corrente. Os sinais podem acabar se acoplando ao terra de diferentes maneiras. Se os componentes estiverem ligados de maneira aleatória ao terra do sistema, teremos uma PCB de baixa qualidade. Esse problema de layout gera alta indutância e problemas sérios de EMC. OPORTUNIDADES Estágio em software embarcado na Altave ‐ São José dos Campos/SP Desenvolvedor Senior na Positivo Informática ‐ Manaus/AM Analista de Software Embarcado Pleno/Senior na HDL/Legrand ‐ Florianópolis/SC Desenvolvedor de software embarcado na Hellner Industrial ‐ São Paulo Arquiteto de Sistemas Sr na Talent Group ‐ São Paulo/SP Mais oportunidades NEWSLETTER Email Figura 1: Layout NÃO http://www.embarcados.com.br/10mandamentosdapcb/ Figura 2: Layout recomendado! ASSINAR Translate » 1/9 344 visualizações Simulador de Arduino: Virtual Breadboard 47. toda a trilha que flui corrente de volta para a fonte deve seguir o caminho mais curto possível. quando não é possível o uso de um plano. seções analógicas. http://www. seções digitais. Assim. Arduino ‐ Comunicação Serial 49. fonte de alimentação. como abaixo. os designers devem usar grids de terra.254 visualizações Arduino ‐ Entradas Analógicas 30. pois quando um sinal toma um caminho mais longo. pois isso proporciona menor impedância para as correntes de retorno. que pode não ser possível para PCBs de duas camadas.580 visualizações Arduino UNO 45. circuitos de alta velocidade.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados recomendado! A forma como um sinal de volta à terra do sistema é muito importante. Uma abordagem de design recomendada é ter um plano inteiro de terra. As trilhas para cada grupo devem permanecer em sua área designada. circuitos de baixa velocidade. um plano de terra requer uma camada PCB dedicada. que forma uma antena e irradia energia.742 visualizações PARCEIROS Figura 4: Grids de terra.br/10mandamentosdapcb/ 2/9 . Neste caso. e assim por diante. A indutância de terra neste caso dependerá do espaçamento entre as redes. No entanto. 2.embarcados. ENQUETES REALIZADAS Escolha de Microcontrolador / Microprocessador Sistema Operacional Embarcado Linguagem de programação Tipo de ProcessadorO Novo Embarcados POSTS POPULARES Figura 3: Plano de terra e furos de passagem.643 visualizações Arduino ‐ Saídas PWM 29. componentes no PCB devem ser agrupados de acordo com sua funcionalidade. ele cria um loop de terra. e deve ir diretamente para o plano de terra. Agrupamento e Placement Para um projeto livre de EMC. tais como.com. fazendo a ligação entre os planos de terra em pontos definidos. tratam‐se de planos de terra diferentes. Figura 6: A ligação de todos os grupos na mesma linha de alimentação e terra não é recomendada. Figura 8: É recomendado o uso de interfaces entre seções do sistema. uma camada completa deve ser utilizada como um plano de terra.br/10mandamentosdapcb/ 3/9 . http://www.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Figura 5: Separação dos componentes em grupos de função. No caso de uma placa de quatro camadas. Camadas da PCB Arranjo adequado das camadas é vital do ponto de vista do EMC. mesmo que eletricamente conectados. Deve‐se fazer planos por funções. 3. Para um sinal fluir de um subsistema para outro. a camada por baixo do plano de terra deve ser utilizada como um plano de VCC. é recomendado a separação das alimentações. Figura 7: Cada seção do circuito deve ter seu plano de terra. um filtro deve ser utilizado nos limites entre os sistemas. Além da separação em seções. Isso significa que.com. Se forem utilizadas mais do que duas camadas.embarcados. havendo a interligação entre eles. deve‐se evitar o uso de furos de passagens. Quando rotear trilhas de um cristal ou oscilador. Deve‐se tomar cuidado para que o plano de terra esteja sempre entre as trilhas de sinal de alta frequência e o plano de VCC.br/10mandamentosdapcb/ 4/9 . Esses sinais também devem ser mantidos fora do plano de alimentação. ou mesmo abaixo do cristal. Circuitos Digitais Ao lidar com circuitos digitais. ou trilhas de roteamento na borda PCB. Trilhas que transportam sinais diferenciais devem ser roteadas próximas destes para utilizar de forma mais eficaz a vantagem de cancelamento campo magnético. http://www. Se planos de alimentação separados não puderem ser usados. Figura 10: Traçando a alimentação. Também é importante notar que a corrente de retorno sempre segue o caminho menos reativo. uma vez que pode induzir ruído no plano de energia também. deve ser dada atenção extra para os sinais de clock e outros sinais de alta velocidade.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Figura 9: Separação dos layers internos. além do terra. 4. Portanto. então a trilha de terra deve correr em paralelo com a de VCC para manter a alimentação sem ruídos. Figura 11: Trilhas de alta velocidade irradiam EMI. trilhas de terra que transportam corrente de retorno deve ser mantido perto destes sinais. Trilhas de ligação desses sinais devem ser as mais curtas possíveis e estarem ao lado do plano de terra para manter a radiação e crosstalk sob controle. ou mesmo próximos conectores. O cristal precisa estar muito próximo dos componentes que utilizarão seu sinal. Com estes sinais.embarcados. nenhuma outra trilha deverá ser roteada paralela a esta.com. e devem sempre estar protegidas com planos de terra.embarcados. resultando na reflexão. Figura 13: O casamento de impedância deve considerar a reatância da trilha. uma parte do sinal é refletida. especialmente a capacitância distribuída e a indutância. Se os cuidados adequados não são tomados para lidar com este sinal refletido. como o clock. Figura 15: Deve‐se tomar cuidado com o roteamento das trilhas analógicas. Além disso. 5. sempre que há uma diferença de impedância. Isso atrapalha as características da linha de transmissão. é importante não compartilhar o plano de terra com circuitos digitais. 6. Circuitos Analógicos Trilhas que transportam sinais analógicos devem ser mantidas longe de sinais de alta velocidade ou de chaveamento. Filtro passa‐baixa deve sempre ser usado para se livrar de ruídos de alta frequência que se acoplam pelas trilhas analógicas. Em um ângulo reto. A maioria dos sistemas CAD e EDA possuem funções automáticas para dar algum efeito de arredondamento no traçado.com. Quando uma trilha de uma PCB faz um ângulo de 90º. a largura da trilha é aumentada para 1. Isso porque. Reflexões estão intimamente relacionadas com a teoria de antenas. Capacitor de Desacoplamento http://www.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Figura 12: Planos de terra devem ser colocados próximos a pares diferenciais. de uma fonte qualquer para um dispositivo. Casamento de Impedância Trilhas que transportam sinais de alta frequência. como dissemos anteriormente. uma grande quantidade de energia será irradiada. pode ocorrer uma reflexão. No entanto não é possível fazer uma PCB apenas com linhas retas. devem ter terminações correspondentes. 7. mas diferente o suficiente para justificar a sua própria discussão. Figura 14: Melhores práticas para traças trilhas.br/10mandamentosdapcb/ 5/9 .414 vezes a sua largura original. Um capacitor de desacoplamento fornece um caminho de baixa impedância para sinais de alta frequência no plano de VCC para o terra. Capacitores com baixo ESL (indutância em série equivalente) devem ser usados para melhorar o efeito de desacoplamento. seguindo pelos capacitores de desacoplamento. o chumbo e o encapsulamento adicionam indutância. O caminho seguido pela corrente à medida que é conduzida em direção ao terra forma um loop de terra. Por isso. 8.com. Além disso. Além disso. Idealmente. Tabela 1: Frequência máxima dos capacitores. capacitores de bypass ou capacitores de desacoplamento são necessários para filtrar este ruído. Fios e Cabos A maioria dos problemas relacionados com EMC são causadas por cabos que transportam sinais digitais que atuam efetivamente como uma antena eficiente. o ruído acoplado na fonte de alimentação é de uma alta frequência.embarcados. Capacitor de Desacoplamento Qualquer ruído na fonte de alimentação tende a alterar o funcionamento de um dispositivo em operação. sempre próximos a cada ponto de entrada de alimentação. é importante pensar em outros valores e posições com cuidado. mas na realidade as coisas são diferentes por causa da indutância e capacitância parasitas que emitem radiação. Geralmente. A proximidade do capacitor com o circuito que deseja‐se proteger é fundamental. http://www. Um loop de terra grande aumenta a radiação e pode agir como uma fonte potencial de falha por EMC.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados 7. Este caminho deve ser o menor possível. Tipo do Capacitor Frequência Máxima Eletrolítico de Alumínio 100KHz Eletrolítico de Tântalo 1MHz Mica 500MHz Cerâmico 1GHz Tipicamente adota‐se a seguinte prática. ou sinais de alta frequência. Se sua situação é um circuito de alta potência. a corrente que entra um cabo sai do outro lado. Capacitores de 100nF cerâmico próximos a cada semicondutor do dispositivo. Figura 16: Use sempre capacitores de desacoplamento. pois longas distâncias de trilhas significam indutâncias indesejadas em série. a reatância de um capacitor ideal se aproxima de zero com o aumento da frequência.br/10mandamentosdapcb/ 6/9 . Figura 17: Posicionamento típico dos capacitores de desacoplamento. não existe capacitor ideal. Infelizmente. ligados a cada ponto de entrada de alimentação. Caixas metálicas. Essa indutância mútua pode ser reduzida. aumentando o espaçamento entre os dois traços ou através da redução da distância entre o plano de terra. são usados para evitar que a EMI irradie para fora do sistema. Para sinais de alta frequência. dependendo dos requisitos. e a impedância das trilhas. mas uma abordagem mecânica para reduzir EMC. Usar um cabo de par trançado ajuda a manter o acoplamento a um nível baixo. É dependente da distância entre as duas trilhas. onde a blindagem está ligada à terra. Figura 20: Problemas de crosstalk entre trilhas.br/10mandamentosdapcb/ 7/9 . cabos blindados devem ser utilizados. Funciona como um recipiente fechado condutor ligado ao terra.embarcados. Em sistemas digitais.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Figura 18: Fios e cabos são os principais pontos de interferência. Crosstalk O crosstalk pode existir entre duas quaisquer trilhas sobre um PCB e acontece por conta da indutância mútua e capacitância mútua. Quando um flat‐cable é usado. Blindagem Blindagem não é uma solução elétrica. crosstalk causada por indutância mútua é tipicamente maior do que o crosstalk causada por capacitância mútua. a frequência do sinal. 10.com. que reduz eficazmente a EMI porque absorve e reflete parte da sua radiação. feitos de materiais condutores e/ou magnéticos. http://www. Figura 19: Fios e cabos preferencialmente trançados. devem ser fornecidos vários caminhos de retorno à terra. A blindagem pode ser utilizada para cobrir todo o sistema ou uma parte do mesmo. minimizando os campos magnéticos induzidos. 9. veja+ Iniciando com CC3000: Seu Kits de desenvolvimento microcontrolador com Wi.embarcados.0 Internacional.. destaquei algumas de suas principais veja+ características. EMC ‐ The art of compatibility ‐ Microchip 4.com. vou dar um. o melhor jeito de se aprender algo é botando a mão na massa! Na primeira parte deste Post. veja+ COMENTÁRIOS http://www. Atualmente trabalha na Gertec. Methodologies for Chip‐Package‐Systems Co‐Design with EMC/EMI Focus 5.Parte 2 Na minha opinião.para FPGA Fi ... é especialista em projetos eletrônicos analógicos e digitais. Esta obra está sob a licença Creative Commons Atribuição‐CompartilhaIgual 4. Referências 1. AVR Hardware Design Considerations 10 mandamentos da PCB por Francesco Sacco. eu dei uma E quando se trata de FPGA. Tweetar Share 56 4 POSTS SIMILARES Plataformas e módulos IoT Internet das Coisas .05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados Figura 21: Blindagem de parte de um sistema. em São Paulo..Parte I O termo IoT “Internet das Coisas” vem do inglês "Internet of Things" e faz menção à atual revolução tecnológica aonde cada vez mais itens usados em. Circuit Board Layout Techniques ‐ Texas Instruments 3.br/10mandamentosdapcb/ 8/9 . GND plane close to LVDS differential pair 6. How to Avoid EMC Problems in PCB Design ‐ Lisa Liu Jingwen 2... não há nada breve explicação sobre o CC3000 e mais. especialmente no condicionamento de sinais analógicos e integração entre dispositivos digitais. Nesta segunda parte. Francesco Sacco Engenheiro Eletricista formado PUC‐SP e Técnico em Eletrônica pela ETE Getúlio Vargas. além de tudo que está no artigo. siga nesse assunto. Espero que tenha mais.com. deve ter sido extremamente difícil escolher só 10! hahah 1 △ ▽ • Responder • Compartilhar › Rafael Dias • 2 meses atrás esse é para salvar nos favoritos. Então concordo com você.. 1 △ ▽ • Responder • Compartilhar › Oliveira Fausto • 2 meses atrás Excelente artigo. ótimo artigo. Enfim. não é também recomendado que o elemento que provê a alimentação seja o capacitor? Se houver algum surto. Desta forma. Outros articulistas também me disseram que essa parte ficou muito superficial. ficaria mais ou menos assim: PWR Supply > Desac. Capacitor > Power pins △ ▽ • Responder • Compartilhar › Francesco Sacco Mod > Rafael Dias • 2 meses atrás Olá Rafael. obrigado pelas dicas e se possível. No entanto.embarcados. 1 △ ▽ • Responder • Compartilhar › Rafael Dias • 2 meses atrás Em relação aos capacitores de desacoplamento. Fernando França • 2 meses atrás Concordo com o colega. o capacitor já atuaria como um filtro. Um abraço. eu acho que valeria um artigo inteiro só para os capacitores de desacoplamento. Francesco △ ▽ ✉ Assinar feed d • Responder • Compartilhar › Adicione o Disqus no seu site Add Disqus Add ὑ Privacidade Links Comunidade Publicidade Fique por dentro Sobre Eventos Vídeos Downloads Login Contato Seja Colaborador Oportunidades Sites e Blogs Anuncie Conosco Registre‐se Newsletter Embarcados ‐ Todos os Direitos Reservados® http://www.. :) Obrigado pelo retorno. fica para o pessoal do Embarcados como lição de casa.05/02/2016 10 mandamentos da PCB Boas práticas Embarcados 6 Comentários 1 Embarcados ⤤ Compartilhar Recommend 3 Entrar Ordenar por Melhor avaliado Participe da discussão.br/10mandamentosdapcb/ Desenvolvido por 9/9 . 1 △ ▽ • Responder • Compartilhar › Stéfano Andrade • 2 meses atrás Parabéns pelo Artigo Francesco! Muito legal essa compilação de dicas.
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