8 suggerimenti per eliminare il rumore EMI e ridurre i problemi di segnale

L'interferenza elettromagnetica, o EMI, è una forza invisibile che può disturbare l'elettronica. Può causare problemi di ogni tipo. In questo articolo condividerò 8 semplici consigli che ho imparato. Questi consigli vi aiuteranno a ridurre o addirittura a fermare il rumore EMI. Si tratta di semplici consigli che funzionano davvero. Potete utilizzarli nei vostri progetti per assicurarvi che i segnali siano buoni e che l'elettronica funzioni nel modo giusto.

Che cos'è questa fastidiosa EMI e come influisce sui miei apparecchi elettronici?

L'interferenza elettromagnetica (EMI) è un rumore elettrico indesiderato. Può alterare il funzionamento dei dispositivi elettronici. Si può pensare che sia come sentire le scariche elettrostatiche alla radio. Questo problema può provenire dalla natura, come i fulmini. Può anche provenire da oggetti prodotti dall'uomo, come motori e linee elettriche. I problemi di EMI possono essere piccoli inconvenienti o possono causare il malfunzionamento dell'intero sistema. È un problema importante che ogni ingegnere deve affrontare.

Le interferenze elettromagnetiche possono compromettere i dati. Può far sì che le apparecchiature non funzionino correttamente. E può rendere i circuiti instabili. Questo segnale negativo può muoversi nell'aria. Può anche spostarsi lungo i cavi di alimentazione e di segnale. Per risolvere i problemi di EMI, è necessario sapere da dove proviene l'EMI e come si muove. Dopodiché, è possibile intervenire per ridurlo o bloccarlo. In questo caso, un buon metodo di costruzione può essere molto utile.

Come posso utilizzare la schermatura per proteggere i miei componenti?

Uno dei modi migliori per combattere le EMI è quello di utilizzare una schermatura. Una schermatura è come un muro che blocca i campi elettromagnetici. Si può pensare a una gabbia di Faraday per i dispositivi elettronici. Questa schermatura può essere una scatola di metallo. Potrebbe anche essere una vernice speciale attraverso la quale l'elettricità può fluire. Il punto principale è coprire completamente le parti facilmente influenzabili. In questo modo si proteggono le parti dalle EMI esterne. Inoltre, si vuole evitare che le EMI prodotte dalle proprie parti escano fuori.

Per la schermatura si possono utilizzare diversi tipi di materiali. Questi includono rame, alluminio e acciaio. Il materiale scelto deve basarsi sulla velocità delle EMI che si desidera bloccare. Affinché la schermatura funzioni bene, è necessario assicurarsi che non vi siano fori o aperture. Anche un piccolo foro può far entrare o uscire le EMI. L'uso di guarnizioni e sigilli speciali può aiutare a mantenere la schermatura forte e solida.

Qual è il modo migliore per mettere a terra il sistema per ridurre al minimo le EMI?

Una buona messa a terra è molto importante per ridurre le EMI. La messa a terra offre una strada facile per il rumore elettrico che non si vuole far passare dai circuiti importanti. Un filo di terra difettoso può peggiorare ulteriormente i problemi di EMI. Può creare dei cosiddetti loop di massa. Questi loop possono funzionare come antenne per le EMI.

Per assicurarsi che la messa a terra sia buona, è necessario utilizzare un piano di messa a terra a punto singola per i circuiti a bassa velocità. Ciò significa che tutti i fili di terra vanno in un unico punto. Per i circuiti ad alta velocità, spesso è meglio utilizzare un piano di messa a terra a più punti. È inoltre molto importante mantenere i fili di terra il più corti possibile. Ciò contribuisce a ridurre la cosiddetta induttanza. Anche l'utilizzo di un'ampia area di messa a terra sulla scheda del circuito può contribuire a creare un punto fisso e a ridurre le EMI.

Il cavo giusto può davvero ridurre gli effetti delle EMI?

I cavi scelti possono fare una grande differenza in termini di EMI. I cavi senza schermo possono funzionare come antenne. Possono captare e inviare disturbi elettrici. Per questo motivo è importante utilizzare cavi schermati, soprattutto per i segnali che sono facilmente influenzabili. Un cavo schermato ha uno strato speciale che funziona come una parete per bloccare le EMI.

Ecco alcuni suggerimenti sui cavi che vi aiuteranno a ridurre l'EMI:

• Utilizzare cavi a coppie intrecciate: L'attorcigliamento dei due fili aiuta a cancellare le EMI che entrano.
• Tenere separati i cavi di alimentazione da quelli di segnale: Se si fanno passare i cavi di alimentazione e di segnale in tubi diversi, si può evitare che il rumore dei cavi di alimentazione arrivi ai cavi di segnale.
• Assicurarsi che i collegamenti della schermatura siano buoni: Per funzionare bene, lo schermo del cavo deve essere collegato alla massa su un'estremità o su entrambe le estremità.
• Mantenere i cavi corti: I cavi più corti non hanno la stessa probabilità di captare le EMI.

Come scegliere e posizionare i componenti per ridurre al minimo i problemi di EMI?

I componenti scelti e la loro collocazione sul circuito stampato possono fare una grande differenza nella lotta alle EMI. Alcune parti, come gli alimentatori switching e i circuiti digitali veloci, sono grandi fonti di EMI. È un'idea intelligente tenere queste parti rumorose lontane dai circuiti analogici, che sono facilmente influenzabili.

Quando progettate il circuito, cercate di accorciare il più possibile le linee ad alta velocità. Ciò contribuirà a rendere più piccolo il loop, che può funzionare come un'antenna. Anche l'utilizzo di una solida area di terra è molto importante. Fornisce una semplice strada di ritorno per i segnali e aiuta a ridurre le EMI. Anche la scelta dei componenti giusti è importante. Se si scelgono componenti che non producono molte EMI, si possono rispettare le norme EMC.

Perché gli alimentatori sono una fonte di EMI e come si può risolvere il problema?

Gli alimentatori possono essere una causa abituale di EMI, soprattutto quelli a commutazione. Questo perché funzionano molto velocemente e possono produrre molto rumore elettrico. Questo rumore può viaggiare lungo le linee elettriche e diffondersi nell'aria. Per risolvere questo problema, è necessario utilizzare dei filtri nei punti in cui l'alimentatore riceve e invia l'energia.

Un filtro EMI è un componente realizzato per bloccare i disturbi ad alta velocità. Allo stesso tempo, lascia passare i segnali di potenza desiderati. Un filtro ben fatto può ridurre di molto le EMI provenienti dall'alimentazione. È anche un'idea intelligente utilizzare condensatori di disaccoppiamento vicino ai circuiti integrati. Questi condensatori forniscono una spinta di potenza nelle vicinanze e aiutano a eliminare il rumore ad alta velocità.

Come isolare i componenti per ridurre i disturbi EMI?

Tenere separate le parti è un altro importante piano per ridurre le EMI. A tal fine, è possibile creare uno spazio tra le parti rumorose e quelle facilmente influenzabili. Si può anche utilizzare una schermatura per tenere le parti separate. Un altro modo è quello di utilizzare trasformatori di isolamento o optoaccoppiatori. Questi componenti tagliano il percorso elettrico tra due circuiti. In questo modo si può evitare che il rumore di un circuito interferisca con un altro.

Quando il progetto prevede sia segnali analogici che digitali, è buona norma prevedere una messa a terra separata per questi ultimi. In questo modo si evita che i segnali digitali rumorosi interferiscano con i sensibili segnali analogici. È quindi possibile unire le due masse in un unico punto. Questo metodo può migliorare il funzionamento e l'affidabilità del sistema.

Qual è il problema dei trasmettitori e delle EMI nel mio progetto?

I trasmettitori sono fatti per inviare onde di energia. Ciò significa che possono essere una fonte di EMI per altri dispositivi elettronici vicini. Per ridurre questi problemi di EMI, è importante utilizzare un'antenna di buona fattura. È inoltre necessario assicurarsi che il trasmettitore funzioni alla giusta velocità e al giusto livello di potenza.

Occorre anche pensare a dove collocare il trasmettitore e la sua antenna rispetto ad altre parti sensibili. Mantenere un buon spazio tra il trasmettitore e gli altri dispositivi elettronici può contribuire a ridurre la possibilità di problemi. È inoltre possibile utilizzare una schermatura per mantenere i campi energetici del trasmettitore all'interno e per proteggere gli altri dispositivi.

Esistono trucchi speciali di progettazione che un ingegnere può utilizzare?

In qualità di ingegneri, è possibile utilizzare alcuni metodi di progettazione per ridurre le EMI fin dall'inizio. Una regola importante è quella di ridurre l'area dell'anello dei cavi che trasportano energia. Un anello più piccolo invia meno energia elettromagnetica. A tal fine, è possibile collocare la strada di ritorno di un segnale proprio sotto la linea del segnale.

Un altro trucco consiste nell'utilizzare una cosa chiamata segnalazione differenziale. Ciò significa che si invia un segnale su due fili, uno positivo e uno negativo. La parte che riceve il segnale esamina la differenza tra i due segnali. Questo metodo è molto efficace per bloccare il rumore di modo comune, che è una parte importante dell'EMI. L'uso di cavi a coppie intrecciate con segnali differenziali può garantire una protezione ancora migliore dal rumore.

Come posso assicurarmi che il mio progetto sia esente da problemi di EMI?

Il modo migliore per assicurarsi che il progetto non abbia problemi di EMI è pensarci fin dall'inizio. Non aspettate che il progetto sia quasi finito per occuparvi delle EMI. È molto più semplice e meno dispendioso costruire per l'EMC (compatibilità elettromagnetica) fin dall'inizio. Ciò significa che è necessario seguire buone abitudini di progettazione, come la messa a terra, la schermatura e la collocazione dei componenti nei punti giusti.

È anche un'idea intelligente verificare la presenza di EMI nel progetto. È possibile farlo in una stanza speciale, realizzata per verificare la presenza di segnali elettromagnetici. Il controllo del progetto consente di individuare eventuali problemi di EMI. Quindi potrete risolverli prima che il vostro prodotto venga venduto. In questo modo si potrà garantire che il prodotto funzioni bene e rispetti tutte le norme.

In sintesi, ecco cosa ricordare:

• La schermatura è di grande aiuto: Utilizzare scatole metalliche e guarnizioni speciali per bloccare le EMI.
• La messa a terra è molto importante: Utilizzate un piano di messa a terra a uno o più punti per dare al rumore una strada facile da percorrere.
• I cavi sono importanti: Utilizzate cavi schermati a coppie intrecciate e non troppo lunghi.
• La posizione dei componenti è importante: Tenere le parti rumorose lontane dalle parti facilmente influenzabili.
• Mettete dei filtri sugli alimentatori: Utilizzate filtri EMI e condensatori di disaccoppiamento per rendere la vostra alimentazione pulita.
• Tenete i circuiti separati: Utilizzate lo spazio e le parti speciali per evitare che il rumore si sposti.
• Pianificare l'EMC fin dall'inizio: Non pensate all'IME all'ultimo minuto.