Espaçamento entre Componentes, Trilhas e Vias

O espaçamento entre componentes, trilhas e vias é fundamental para evitar curtos-circuitos e garantir a integridade do projeto. No Altium Designer, você pode definir regras de design para especificar o espaçamento mínimo entre os objetos. É uma boa prática consultar as especificações da JLC PCB, pois eles geralmente fornecem diretrizes detalhadas para o espaçamento mínimo entre trilhas, pads e vias.

Desacoplamento capacitivo

O acoplamento capacitivo ocorre quando o campo elétrico “transfere”/”mistura”/”flutua” cargas de trilhas próximas, prejudicando a integridade do sinal, então o crosstalk gerado pode gerar atraso ou alteração no sinal e até um overshoot de tensão. Normalmente é causado por trilhas muito próximas que acabam agindo como um capacitor.

Causas:

• Trilhas muito próximas ( principalmente de sinal e alimentação )

• Trilhas com muitas curvas

• GNDs separados, de circuitos com impedâncias muito distantes, próximos

Como evitar:

• Polígonos de gnd ( deixam o potencial mais uniforme e tem uma impedância menor “atraindo” as cargas parasitas )

• Capacitor de desacoplamento ( “puxa” as correntes/cargas parasitas pro gnd, “filtrando” a energia entre as trilhas)

• Distância correta entre trilhas seguindo as normas IPC

• Evitar trilhas com muitas curvas , que podem acumular mais energia ao redor

Os capacitores de desacoplamento não devem ser colocados aleatoriamente, normalmente o datasheet fornece o valor e onde eles devem ficar no circuito,mas , basicamente devem possuir uma impedância baixa e devem ficar perto do pino que pode gerar a energia parasita ( deixando o loop menor possível). (lembrando que é ligado em paralelo). Você pode ver que está ocorrendo esse crosstalk pelo sinal no osciloscópio.

Práticas recomendadas para o roteamento de alta frequência

O roteamento de trilhas de alta frequência é crucial em circuitos que operam em frequências superiores a 100 MHz. Nessas condições, a placa de circuito impresso atua mais como um componente de RF (Radiofrequência) do que como um componente de DC ou baixa frequência. Se não forem projetadas e roteadas corretamente, as trilhas podem funcionar como elementos reativos ou até mesmo como antenas.

• Controle de Impedância: As trilhas devem ter impedância controlada para evitar reflexões que possam degradar a qualidade do sinal.

• Gerenciamento de EMI (Interferência Eletromagnética): Em alta frequência, a suscetibilidade à interferência aumenta. É essencial implementar medidas para minimizar a EMI, como o uso de um plano de terra adequado e a manutenção de distâncias adequadas entre trilhas.

• Evitar Ângulos Agudos: Ângulos agudos podem causar reflexões e perdas de sinal. Opte por curvas suaves ou ângulos de 45 graus.

• Minimizar o Uso de Vias: As vias podem causar descontinuidades de impedância e perda de sinal, por isso seu uso deve ser minimizado.

Roteamento de trilhas de blindagem

O roteamento de trilhas de blindagem envolve o uso de trilhas ou planos de terra ao redor das trilhas de sinal, protegendo-as contra interferências eletromagnéticas (EMI) e de radiofrequência (RFI). Essa técnica reduz o crosstalk (interferência entre trilhas de sinal) e melhora a integridade do sinal.

• Melhora da Integridade do Sinal: A blindagem protege o sinal contra interferências, garantindo maior integridade do sinal.

• Redução do Crosstalk: A blindagem reduz efetivamente o crosstalk, uma fonte comum de ruído em PCBs

• Operação em Alta Frequência: Para circuitos de alta frequência ou velocidade, a blindagem é essencial para manter o desempenho.