Come il Posizionamento Dei Componenti e l’Instradamento Possono Aiutare a Proteggere Un PCB Dalle Scariche Elettrostatiche (ESD).

A desk full of papers.

In alcuni ambiti sono persino ossessivo nell’organizzazione. A scuola avevo tracciato una linea di demarcazione sul mio banco per separare il mio lato da quello, pieno di disordine e cartacce, del mio compagno. Questa stessa attitudine, che per dispiacere di amici e fidanzati non si estende anche al bagno, mi rende un asso nell’ottimizzazione dei componenti su un PCB. Una corretta disposizione non solo semplifica e rende più ordinata la scheda, ma la protegge anche dalle scariche elettrostatiche.

Una delle implicazioni ovvie di un buon posizionamento dei componenti è che influenza il tracciamento sulla scheda. Il tracciamento determina come gli effetti delle ESD si propagano all’interno di un PCB e nei componenti più sensibili ad esse o non protetti. Quando disponete i componenti tenete presente che ci sono varie linee guida di base che occorre rispettare per migliorare il tracciamento e proteggere al meglio i componenti più sensibili e l’intero PCB.

Posizionate i componenti nel punto più sicuro possibile

A volte le esigenze progettuali impediscono l’uso di circuiti di protezione per i componenti critici. Anche in questi casi, comunque, ci sono azioni che si possono intraprendere per migliorare la situazione.

Mantenete i circuiti non protetti lontani dalle tracce tra il circuito per la soppressione della tensione transitoria (TVS) e un connettore in ingresso o da qualunque altra zona dove sono previste ESD. In questo modo si minimizzano i rischi di esporre il componente alle correnti indotte da variazioni rapide dal campo elettromagnetico causate da un impulso ESD.

Sparks from a PCB component.

Una buona disposizione dei componenti può aiutarvi a proteggere il circuito dalle ESD anche se non potete inserirli in una linea protetta.

Anche i dispositivi che sono su circuiti protetti possono beneficiare di una disposizione studiata accuratamente. I componenti sensibili che si trovano su una linea protetta devono essere posizionati quanto più vicino possibile al centro della scheda. Questo aiuta a bilanciare le induttanze parassite e ad ottenere migliori prestazioni del circuito di protezione.

Minimizzate la lunghezza delle tracce

Cavi e tracce lunghe si comportano come delle piccole antenne. Possono sia trasmettere che ricevere emissioni non volute. Se si verifica un impulso ESD questi elementi possono ricevere una sorta di “uscita” dal picco verificatosi e trasmetterlo lungo la loro intera lunghezza.

Uno dei metodi più semplici per minimizzare la lunghezza delle tracce è quello di posizionare tutti i componenti ad elevata interconnessione vicini gli uni agli altri. Questo aiuta a ridurre la lunghezza, e probabilmente anche il numero, delle tracce interconnesse. Persone che sono brave nell’organizzare sanno come tenere vicini oggetti simili tra loro.

Come ho detto varie volte in precedenza cercate di minimizzare gli anelli circuitali. Anelli circuitali che si estendono su aree di dimensioni elevate incrementano lo spazio della scheda che è esposto a interferenze elettromagnetiche generate da un picco di ESD. La cattiva notizia è che esse possono superare tutte le protezioni che potete avere implementato. Inoltre è buona norma usare piani di massa correttamente progettati.

Prestate attenzione ai bordi

Magari siete una di quelle persone a cui piace essere un “ribelle” e disponete i libri sulla libreria alla rinfusa, senza ordinarli per tipologia. Ma questo approccio non funziona nel mondo dei PCB e non potete lasciare che le tracce dei vari segnali vadano semplicemente dove le indirizza l’autorouter.

Non ponete tracce sensibili vicine ai bordi della scheda. Questo è particolarmente vero per le tracce di alimentazione. Occorre minimizzare le radiazioni provenienti da queste tracce e il crosstalk proveniente dalle altre tracce, sia che provenga da un segnale di rumore o che sia un’interferenza indotta da un’ESD. Mantenere le tracce che causano disturbi lontane dai componenti sensibili è comunque una buona pratica di progettazione in ogni caso.

Sparks jumping between fingers.

Occorre evitare che un impulso ESD colpisca direttamente i componenti più sensibili sulla scheda.

Creare il giusto layout di un PCB può essere un processo lungo e tedioso. Utilizzare i corretti strumenti per PCB , come l’ambiente di progettazione unificato di Altium può fare tutta la differenza tra avere una scheda pulita e funzionale dotata di buone protezioni e una con un groviglio di tracce che vi terrà svegli tutta la notte. Questi strumenti possono aiutarvi a partire con il piede giusto sin da subito e ad avere più tempo poi per far sì che tutto il progetto sia in ordine.

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