3.3V UART sobre un cable de cinta de 20 cm dentro de un gabinete - consideraciones de EMC

EMI NO se trata de la velocidad de datos. Se trata de la tasa EDGE. El tiempo de subida de su borde de señal es la determinación del contenido de frecuencia de su señal.

Sé de una compañía con un diseño de tablero muy pobre para señales de alta velocidad. Pero estaban usando un reloj de 40 kHz. Sin embargo, a medida que Chip Fab está presionando para que las características de las funciones sean cada vez más pequeñas, los tiempos de subida han aumentado. Con las nuevas versiones del "mismo chip antiguo que usaban siempre", el circuito fallaba. La tasa de borde les daba frecuencias en el tablero cerca de 100 Mhz.

Mira tu tasa de borde con los chips utilizados. Si es posiblemente un problema, puede hacer cosas para limitar la tasa de borde, como el uso de resistencias de terminación en serie. Las perlas de ferrita ayudarán a matar corrientes de modo común, pero sería mucho mejor no tenerlas.

No dirija ninguna señal de alta velocidad en su tarjeta cerca y en paralelo con las líneas de datos en serie. Este es un error común que permite que las señales de alta velocidad inducidas se extiendan a una buena antena para problemas de EMI.

Una vez que llegue a más de 100 kHz, existirá una corriente de retorno en el conductor más cercano disponible. es decir, estará en la ruta de retorno que tenga el acoplamiento capacitivo más alto y la inductancia más baja. Corrientes de mayor frecuencia fluyen en campos. Esto significa que la corriente que comienza por una traza o cable se acoplará de manera capacitiva a la ruta de retorno que encuentre e inducirá una corriente de dirección opuesta. Cuando esto no se proporciona correctamente, el acoplamiento capacitivo se realizará en el aire con el alcance que sea necesario. Aquí es donde se crea la EMI masiva.

Esto es importante tanto en la disposición de la PCB como en el cableado. Cuando sea posible, asigne a cada señal su propia ruta de retorno actual. Por ejemplo, podría tener su cable de enlace serial como:

[GND] [TX] [GND] [RX] [GND] [3.3V] y con una capa protectora adhesiva si es posible.

Dependiendo de cuáles sean sus volúmenes o la certificación necesaria, puede tener sentido obtener algunos equipos para realizar una verificación rápida y sucia de EMI. El Rigol DSA815 de $ 1,500 con algunas sondas de campo cercano puede brindarle una gran cantidad de información sobre áreas problemáticas. Además, una hoja grande de metal y una LISN pueden darle una buena idea de la EMI conductora. Estos no le darán resultados de nivel de certificación, pero puede detectar rápidamente posibles problemas.

Mi consejo es, ten cuidado.

A modo de ejemplo, he encontrado que al usar un cable asíncrono FTDI USB a 3.3V, el enlace es no confiable (no hay pruebas formales, pero BER alrededor de 10 ^ -5 en 115.2kbps) por encima de 38.4kbps. Eso es más de 1 m de cable blindado a niveles TTL en espacio libre, no 20 cm de cinta cerca de otros dispositivos electrónicos, por lo que la comparación es manzanas y naranjas.

Los niveles de RS232 causarán sus propios problemas de ruido, especialmente a causa de un cable plano sin blindaje a alta velocidad. Como regla general, si desea minimizar tanto las emisiones como los errores, haga un diferencial; RS485 (o RS422 si necesita comunicaciones dúplex completas) debe resolver todos sus problemas.