{"id":4223,"date":"2025-11-04T08:07:24","date_gmt":"2025-11-04T08:07:24","guid":{"rendered":"https:\/\/flj-pcb.com\/?p=4223"},"modified":"2025-11-04T08:07:27","modified_gmt":"2025-11-04T08:07:27","slug":"pcb-stack-up-design-to-reduce-emi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/flj-pcb.com\/es\/pcb-stack-up-design-to-reduce-emi\/","title":{"rendered":"Dise\u00f1o de apilado de placas de circuito impreso para reducir la EMI"},"content":{"rendered":"

Introducci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

La era de la informaci\u00f3n ya est\u00e1 aqu\u00ed, y el uso de placas de circuito impreso (PCB) no deja de crecer. Los dise\u00f1os de PCB son cada vez m\u00e1s complejos. A medida que los componentes electr\u00f3nicos se colocan m\u00e1s cerca unos de otros en las PCB, las interferencias el\u00e9ctricas se convierten en un problema habitual. En las placas multicapa, las capas de se\u00f1al deben separarse de las capas de alimentaci\u00f3n o de tierra. Por eso, el dise\u00f1o de la estructura y el orden de las capas son muy importantes. Una buena disposici\u00f3n de capas puede reducir considerablemente las interferencias electromagn\u00e9ticas y la diafon\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

\u00bfPor qu\u00e9 utilizar placas multicapa?<\/h2>\n\n\n\n

A diferencia de las placas de una sola capa, las placas multicapa incorporan capas de se\u00f1al, capas de trazado y planos de alimentaci\u00f3n y masa independientes. La principal ventaja es que proporcionan una tensi\u00f3n estable para las se\u00f1ales digitales. Distribuyen la alimentaci\u00f3n de manera uniforme por todas las partes, lo que ayuda a reducir el ruido entre las se\u00f1ales.<\/p>\n\n\n\n

Plano de alimentaci\u00f3n y plano de tierra<\/h2>\n\n\n\n

El uso de grandes zonas de cobre para la alimentaci\u00f3n y un plano de tierra s\u00f3lido reduce la resistencia de dichos planos. Una menor resistencia mantiene estable la tensi\u00f3n del plano de alimentaci\u00f3n. Esto ayuda a que cada l\u00ednea de se\u00f1al mantenga su impedancia caracter\u00edstica. Una impedancia estable contribuye a reducir las reflexiones y a disminuir la diafon\u00eda. En el dise\u00f1o de PCB de alta gama, los dise\u00f1adores suelen optar por estructuras con m\u00e1s de seis capas. Las placas multicapa superan a las placas de una sola capa o de pocas capas en cuanto a rendimiento el\u00e9ctrico y reducci\u00f3n de la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica. El coste aumenta con el n\u00famero de capas. El precio de una PCB depende del n\u00famero de capas y de la densidad de trazado por unidad de superficie. Si se reducen las capas para ahorrar dinero, se pierde espacio de trazado. Esto aumenta la densidad de trazado. Es posible que se necesiten trazas m\u00e1s estrechas y espacios m\u00e1s peque\u00f1os para cumplir con el dise\u00f1o. Esos cambios pueden aumentar el coste o dificultar la fabricaci\u00f3n de la placa. Reducir el n\u00famero de capas puede bajar el coste, pero puede perjudicar el rendimiento el\u00e9ctrico. Esa elecci\u00f3n puede resultar contraproducente.<\/p>\n\n\n\n

La microcinta, la v\u00eda de retorno y el plano de tierra como parte de la l\u00ednea de transmisi\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

Si se considera el dise\u00f1o de una microcinta en una placa de circuito impreso como un modelo, el plano de tierra puede formar parte de la l\u00ednea de transmisi\u00f3n. El relleno de cobre de tierra situado bajo una pista de se\u00f1al act\u00faa como ruta de retorno para la se\u00f1al. El plano de alimentaci\u00f3n est\u00e1 conectado a tierra a trav\u00e9s de condensadores de desacoplamiento en la vista de CA. Esos dos planos act\u00faan de la misma manera para el retorno de la se\u00f1al. La diferencia entre los bucles de corriente de baja y alta frecuencia radica en c\u00f3mo encuentra su camino la corriente de retorno. A baja frecuencia, la corriente retorna por la ruta con menor resistencia. A alta frecuencia, la corriente retorna por la ruta con menor inductancia. La corriente de retorno tiende a concentrarse directamente debajo de la pista de se\u00f1al.<\/p>\n\n\n\n

Corriente de retorno de alta frecuencia y autoprotecci\u00f3n<\/h2>\n\n\n\n

A altas frecuencias, si una pista se encuentra justo encima del plano de tierra, incluso con muchas rutas de retorno, la corriente volver\u00e1 por debajo de la pista de se\u00f1al en la capa de trazado m\u00e1s cercana que conduzca de vuelta a la fuente. Esa ruta es la que presenta menor impedancia. El uso de grandes condensadores de desacoplamiento para conectar la alimentaci\u00f3n a tierra suprime los campos el\u00e9ctricos por capacitancia. Hacer que la ruta de retorno tenga baja inductancia suprime los campos magn\u00e9ticos. Este par de efectos mantiene baja la reactancia neta. A esto lo llamamos autoprotecci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

\u00c1rea del bucle, distancia y densidad de corriente<\/h2>\n\n\n\n

A partir de las ecuaciones de la corriente de retorno, observamos que la densidad de la corriente de retorno es inversamente proporcional a la distancia respecto a la traza de se\u00f1al. Una distancia menor da lugar a un \u00e1rea de bucle m\u00e1s peque\u00f1a y a una inductancia menor. Tambi\u00e9n podemos observar que, si la l\u00ednea de se\u00f1al y la ruta de retorno est\u00e1n pr\u00f3ximas, las corrientes que circulan por ellas son similares en magnitud y opuestas en direcci\u00f3n. Sus campos magn\u00e9ticos se anulan mutuamente en el espacio cercano. Esto hace que la EMI externa sea muy reducida. En el dise\u00f1o de apilamiento, lo mejor es colocar un plano de tierra cerca de cada capa de se\u00f1al.<\/p>\n\n\n\n

Interferencias causadas por la inductancia mutua<\/h2>\n\n\n\n

En la diafon\u00eda del plano de tierra, los circuitos de alta frecuencia provocan diafon\u00eda principalmente por acoplamiento inductivo. Seg\u00fan la f\u00f3rmula de la corriente de retorno, dos trazas de se\u00f1al pr\u00f3ximas forman bucles de corriente que se solapan. Esos bucles solapados generan interferencias de campo magn\u00e9tico. El factor de acoplamiento K de la f\u00f3rmula depende del tiempo de subida de la se\u00f1al y de la longitud de la traza que interfiere. En el apilamiento, acercar la capa de se\u00f1al y el plano de tierra reduce la interferencia procedente del plano de tierra.<\/p>\n\n\n\n

Canales de cobre, separadores y paredes de aislamiento<\/h2>\n\n\n\n

En el trazado de circuitos, cuando los dise\u00f1adores rellenan con cobre las zonas de alimentaci\u00f3n y tierra, deben tener cuidado de no crear una barrera de aislamiento en la zona de relleno. Este problema suele deberse a un exceso de v\u00edas o a un plan de aislamiento de v\u00edas deficiente. El resultado puede ser un tiempo de subida lento, un \u00e1rea de bucle mayor, una inductancia m\u00e1s elevada y un aumento de la diafon\u00eda y las interferencias electromagn\u00e9ticas.<\/p>\n\n\n\n

La densidad de v\u00edas y las barreras de v\u00edas pueden fragmentar el plano de tierra en islas. Esas islas obligan a la corriente de retorno a recorrer un camino m\u00e1s largo. Esto aumenta el \u00e1rea del bucle y la inductancia. Para evitarlo, dise\u00f1a la ubicaci\u00f3n de las v\u00edas y las divisiones de planos de manera que la corriente de retorno pueda fluir sin obst\u00e1culos. Cuando sea necesario dividir los planos para diferentes tensiones, coloque v\u00edas de uni\u00f3n y mantenga el desacoplamiento cerca de los dispositivos.<\/p>\n\n\n\n

Combinaci\u00f3n de vertidos de cobre para equilibrar el proceso<\/h2>\n\n\n\n

Al colocar el cobre en la placa, intenta colocar las zonas de cobre en pares para garantizar el equilibrio del proceso. Se trata de una cuesti\u00f3n importante en la fabricaci\u00f3n de PCB. Un desequilibrio en el cobre puede provocar que la placa se deforme. Para cada capa de se\u00f1al, lo mejor es tener una capa de cobre adyacente que coincida. La distancia entre un plano de alimentaci\u00f3n de alta corriente y un relleno de cobre cercano afecta a la estabilidad y a la interferencia electromagn\u00e9tica (EMI). En el dise\u00f1o de placas de alta velocidad, es habitual a\u00f1adir capas de tierra adicionales para separar las capas de se\u00f1al. Esas capas de tierra adicionales act\u00faan como blindajes y ayudan a mantener baja la interferencia electromagn\u00e9tica.<\/p>\n\n\n\n

Desacoplamiento y ruta de retorno cerca de la fuente<\/h2>\n\n\n\n

Coloca los condensadores de desacoplamiento cerca de los pines de alimentaci\u00f3n de los dispositivos. Los condensadores de desacoplamiento conectan entre s\u00ed los planos de alimentaci\u00f3n y de tierra a alta frecuencia. Un buen desacoplamiento proporciona una ruta de retorno corta cerca del dispositivo. Esto reduce el \u00e1rea del bucle y disminuye la inductancia. Los bucles cortos reducen las interferencias electromagn\u00e9ticas y la diafon\u00eda.<\/p>\n\n\n\n

Control de la impedancia y propiedades de las pistas<\/h2>\n\n\n\n

Controlar la impedancia de la pista implica mantener constantes la geometr\u00eda de la pista y las propiedades diel\u00e9ctricas. Una impedancia constante mantiene las se\u00f1ales limpias y reduce las reflexiones. Para controlar la impedancia, coloque la pista sobre un plano de referencia s\u00f3lido y mantenga constantes la distancia y la constante diel\u00e9ctrica. Una referencia a tierra justo debajo de la pista proporciona un buen comportamiento de microcinta o l\u00ednea de banda. Esto beneficia tanto a las conexiones de un solo extremo como a los pares diferenciales.<\/p>\n\n\n\n

Pares diferenciales y ruido en modo com\u00fan<\/h2>\n\n\n\n

Los pares diferenciales necesitan un espaciado reducido y un plano de referencia s\u00f3lido para mantener estable la impedancia diferencial. La transmisi\u00f3n diferencial reduce el ruido en modo com\u00fan si el par se traza correctamente. Mantenga el par unido, evite los ramales y mantenga el plano de retorno cerca. Esto reduce tanto la interferencia electromagn\u00e9tica radiada como la diafon\u00eda hacia las redes cercanas.<\/p>\n\n\n\n

Reglas de enrutamiento y compensaciones en el n\u00famero de capas<\/h2>\n\n\n\n

Cuando se reduce el n\u00famero de capas, disminuye el espacio para el trazado. Esto obliga a los dise\u00f1adores a reducir el ancho de las pistas y el espacio entre ellas. Esa mayor densidad de trazado puede aumentar la diafon\u00eda y la variaci\u00f3n de impedancia. En muchos dise\u00f1os, la opci\u00f3n m\u00e1s acertada es aceptar un mayor n\u00famero de capas para facilitar el trazado y mantener el rendimiento el\u00e9ctrico. El coste de un mayor n\u00famero de capas es real, pero una mala integridad de la se\u00f1al puede suponer un coste a\u00fan mayor en tiempo de depuraci\u00f3n y fallos del producto.<\/p>\n\n\n\n

Placas de alta velocidad y capas de tierra adicionales<\/h2>\n\n\n\n

Las placas de alta velocidad se benefician de la incorporaci\u00f3n de capas de tierra para aislar las capas de se\u00f1al. Esto reduce el acoplamiento entre las se\u00f1ales de las distintas capas. Las capas de tierra adicionales act\u00faan como blindajes. Proporcionan una ruta de retorno cercana y de baja inductancia. Esto reduce las interferencias electromagn\u00e9ticas y hace que la sincronizaci\u00f3n sea m\u00e1s predecible.<\/p>\n\n\n\n

Consejos pr\u00e1cticos para el apilado y el trazado de rutas<\/h2>\n\n\n\n