【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 都制約著 PCB的電磁兼容性。 ? 無(wú)論設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾發(fā)射還是受到外界干擾的影響，或者電路之間產(chǎn)生相互干擾，電路板都是問(wèn)題的核心 。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 10． 2． 1 PCB材料的選擇與電磁兼容性 根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際需要及成本綜合考慮PCB層數(shù)的選擇，一般來(lái)說(shuō)，多層板能夠較好地控制 EMI，但太多的層也增大了電磁管理的難度。多層 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)要采用絕緣常數(shù)值按層次嚴(yán)格受控的高性能絕緣電路板。這種方法有利于對(duì)絕緣材料與鄰近布線(xiàn)之間的電磁場(chǎng)進(jìn)行有效管理。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 2． 2 集成電路芯片的電磁兼容問(wèn)題 ? 實(shí)際工作中 ， 設(shè)計(jì)工程師通常認(rèn)為自己能夠接觸到的 EMC問(wèn)題就是 PCB板級(jí)設(shè)計(jì) 。 然而在考慮 EMI控制時(shí) ， 首先應(yīng)該考慮對(duì)集成電路芯片的選擇 。 ? 如果能夠深入了解集成電路芯片的內(nèi)部特征 ，可以簡(jiǎn)化 PCB和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中的 EMI控制 。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 1．集成電路芯片的 EMI來(lái)源 PCB中集成電路 EMI的來(lái)源主要有：數(shù)字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉(zhuǎn)換或者從邏輯低到邏輯高之間轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率導(dǎo)致的EMI；信號(hào)電壓和信號(hào)電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)； IC芯片自身的電容和電感等。 2． IC封裝特征在電磁干擾控制中的作用 IC封裝通常包括硅基芯片、一個(gè)小型的內(nèi)部 PCB以及焊盤(pán)。硅基芯片安裝在小型的 PCB上，通過(guò)綁定線(xiàn)實(shí)現(xiàn)硅基芯片與焊盤(pán)之間的連接，在某些封裝中也可以實(shí)現(xiàn)直接連接。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 2． 3 濾波設(shè)計(jì) ? 對(duì)于任何設(shè)備而言，濾波都是解決電磁干擾的關(guān)鍵技術(shù)之一。因?yàn)樵O(shè)備中的導(dǎo)線(xiàn)是效率很高的接收和輻射天線(xiàn)，設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過(guò)各種導(dǎo)線(xiàn)實(shí)現(xiàn)的。 ? 濾波器可以抑制交流電源線(xiàn)上輸入的干擾信號(hào)及信號(hào)傳輸線(xiàn)上感應(yīng)的各種干擾。濾波器可分為交流電源濾波器、信號(hào)傳輸線(xiàn)濾波器和去耦濾波器。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 交流濾波器的安裝及布線(xiàn)直接影響濾波器的性能，在其安裝布線(xiàn)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)濾波器應(yīng)安裝在機(jī)柜底部離設(shè)備電源入口盡可能近的部位，并加以絕緣，不要讓未經(jīng)過(guò)濾波器的電源線(xiàn)在機(jī)柜內(nèi)迂回。 (2)電源濾波器的外殼必須用截面積大的導(dǎo)線(xiàn)以最短的距離與機(jī)殼連為一體，并盡量使電源濾波器的接地點(diǎn)與機(jī)殼接地點(diǎn)保持最短的距離。 (3)機(jī)殼內(nèi)的其他電器或電磁開(kāi)關(guān)等應(yīng)從濾波器的前端引線(xiàn)接到負(fù)載，或?yàn)檫@些干擾源單獨(dú)加裝濾波器。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 2． 4 電磁兼容設(shè)計(jì)中的布局與布線(xiàn) ? PCB設(shè)計(jì)中的布局，是指 PCB上電子元件及配件的排列方式。對(duì) PCB上元器件合理規(guī)劃安放是布線(xiàn)的基礎(chǔ)，原件布局不僅會(huì)影響 PCB板上連接線(xiàn)的布通率，而且影響到 PCB的電磁兼容性及整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。良好的電磁兼容設(shè)計(jì)依賴(lài)PCB設(shè)計(jì)工程師對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)原理、布線(xiàn)規(guī)則、電磁兼容控制技術(shù)的深刻理解。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 在 PCB設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)復(fù)雜的工作，元器件布局的自動(dòng)化程度仍然較低，人工干預(yù)的程度較高。 ? PCB中元器件的布局應(yīng)從兩個(gè)層面上考慮，一個(gè)是平面的，即通常在 PCB設(shè)計(jì)中提到的 PCB布局；另外一個(gè)是立體的元器件布局，既要考慮到元件的大小、所占空間，又要考慮到元器件的密度。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 電路板系統(tǒng)的布線(xiàn)包括：芯片到電路板、PCB板內(nèi)互連以及 PCB與外部器件之間的三類(lèi)互連。 ? 在 PCB設(shè)計(jì)中，互連點(diǎn)處的電磁特性是工程設(shè)計(jì)面臨的主要問(wèn)題之一，涉及器件安裝方法、布線(xiàn)的隔離以及減少引線(xiàn)電感的措施等。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 1．高頻數(shù)字電路 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)中的布局與布線(xiàn) 高頻數(shù)字電路 PCB布線(xiàn)規(guī)則如下。 ①高頻數(shù)字信號(hào)線(xiàn)要用短線(xiàn)。 ②主要信號(hào)線(xiàn)最好集中在 PCB板中心。 ③時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在板中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用菊鏈?zhǔn)交虿⒙?lián)布線(xiàn)。 ④電源線(xiàn)盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線(xiàn)或用地線(xiàn)隔開(kāi)，電路的布局必須減小電流回路，電源的分布必須是低感應(yīng)的 (多路設(shè)計(jì) )。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? ⑤ 輸入輸出端用的導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線(xiàn)間地線(xiàn)，以免發(fā)生反饋耦合。 ? PCB導(dǎo)線(xiàn)的最小寬度主要由導(dǎo)線(xiàn)與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定。當(dāng)銅 ? 箔厚度為 0． 05 mm、寬度為 1～ 1． 5 mm時(shí)，通過(guò) 2 A的電流，溫度不會(huì)高于 3℃ 。因此，導(dǎo)線(xiàn)寬度為 1． 5mm可滿(mǎn)足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選 0． 02～ 0． 3mm導(dǎo)線(xiàn)寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線(xiàn)，尤其是電源線(xiàn)和地線(xiàn)。導(dǎo)線(xiàn)的最小間距主要由最壞情況下的線(xiàn)間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至 5～ 8mm。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ⑥ 印刷線(xiàn)路板的布線(xiàn)要注意以下問(wèn)題： 專(zhuān)用零伏線(xiàn)，電源線(xiàn)的走線(xiàn)寬度大于等于 l mm； 電源線(xiàn)和地線(xiàn)盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線(xiàn)電流達(dá)到均衡； 要為模擬電路專(zhuān)門(mén)提供一根零伏線(xiàn)；為減少線(xiàn)間串?dāng)_，必要時(shí)可增加印刷線(xiàn)條間距離，注意安插一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離； PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 印刷電路的插頭也要多安排一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離；特別注意電流流通中的導(dǎo)線(xiàn)環(huán)路尺寸；如有可能在控制線(xiàn) (于印刷板上 )的入口處加接 RC去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素； ? 印刷弧上的線(xiàn)寬不要突變，導(dǎo)線(xiàn)不要突然拐角 (≥90。 )，傳輸線(xiàn)拐角要采用 45。角，以降低回?fù)p。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? ⑦ 突出引線(xiàn)存在抽頭電感，要避免使用有引線(xiàn)的組件。高頻環(huán)境下，最好使用表面安裝組件。 ? 在確定特殊元件的位置除遵循常規(guī)原則外，在電磁兼容性設(shè)計(jì)中還要遵循以下原則： ? 盡可能縮短高頻元器件之間的連線(xiàn)，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件距離不能太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。 ? 某些元器件或?qū)Ь€(xiàn)之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，避免放電引出意外短路。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 根據(jù)電路的功能單元對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則： 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 以每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB上．盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接。 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 高速 PCB的設(shè)計(jì)方法必須能夠處理在較高頻段處產(chǎn)生的較強(qiáng)電磁場(chǎng)效應(yīng)。這些電磁場(chǎng)能在相鄰信號(hào)線(xiàn)或 PCB線(xiàn)上感生信號(hào)，導(dǎo)致令人討厭的串?dāng)_ (干擾及總噪聲 )，并且會(huì)損害系統(tǒng)性能?；?fù)p主要是由阻抗不匹配造成。 高回?fù)p有兩種負(fù)面效應(yīng)：一是信號(hào)反射回信號(hào)源會(huì)增加系統(tǒng)噪聲，使接收機(jī)更加難以將噪聲和信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)；二是任何反射信號(hào)基本上都會(huì)使信號(hào)質(zhì)量降低，因?yàn)檩斎胄盘?hào)的形狀出現(xiàn)了變化。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 2．混合信號(hào)電路 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)中的布局與布線(xiàn) ? 混合信號(hào)電路 PCB是指 PCB中含有模擬電路和數(shù)字電路的 PCB，混合信號(hào)電路PCB的設(shè)計(jì)很復(fù)雜，元器件的布局、布線(xiàn)以及電源和地線(xiàn)的處理將直接影響到電路性能和電磁兼容性能。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? (1)混合信號(hào)電路 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)中的布線(xiàn)原則 ? ①遵守常規(guī)的布線(xiàn)規(guī)則。 ? ②在電路板的所有層中，數(shù)字信號(hào)只能在電路板的數(shù)字部分布線(xiàn)。在電路板的所有層中，模擬信號(hào)只能在電路板的模擬部分布線(xiàn)。 ? ③實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割。布線(xiàn)不能跨越分割電源之間的間隙。必須跨越分割電源之間間隙的信號(hào)線(xiàn)要位于緊鄰大面積地的布線(xiàn)層上。分析返回地電流實(shí)際流過(guò)的路徑和方式。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 (2)混合信號(hào)電路 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)中的布局原則 ①將 PCB分區(qū)為獨(dú)立的合理的模擬電路區(qū)和數(shù)字電路區(qū)。 ②遵循常規(guī)的元器件布局原則。 ③ A／ D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。 ④電源和地線(xiàn)單獨(dú)引出，電源供給處匯集到一點(diǎn)，不要對(duì)地進(jìn)行分割，在電路板的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設(shè)統(tǒng)一地。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 在混合信號(hào)電路 PCB設(shè)計(jì)中采用統(tǒng)一地，通過(guò)數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號(hào)布線(xiàn)，通?？梢越鉀Q一些比較困難的布局布線(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生因地分割帶來(lái)的一些潛在的麻煩。在這種情況下，元器件的布局和分區(qū)就成為決定設(shè)計(jì)優(yōu)劣的關(guān)鍵。如果布局布線(xiàn)合理，數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分，不會(huì)干擾模擬信號(hào)。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 10． 3 屏蔽與搭接設(shè)計(jì) 屏蔽就是對(duì)空間區(qū)域進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波的感應(yīng)和輻射。 具體講，就是用屏蔽體