【文章內(nèi)容簡介】 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)品的實際需要及成本綜合考慮PCB層數(shù)的選擇，一般來說，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。這種方法有利于對絕緣材料與鄰近布線之間的電磁場進(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題 ? 實際工作中 ， 設(shè)計工程師通常認(rèn)為自己能夠接觸到的 EMC問題就是 PCB板級設(shè)計 。 然而在考慮 EMI控制時 ， 首先應(yīng)該考慮對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 ，可以簡化 PCB和系統(tǒng)級設(shè)計中的 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來源 PCB中集成電路 EMI的來源主要有：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)換過程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號頻率導(dǎo)致的EMI；信號電壓和信號電流電場和磁場； 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、一個小型的內(nèi)部 PCB以及焊盤。硅基芯片安裝在小型的 PCB上，通過綁定線實現(xiàn)硅基芯片與焊盤之間的連接，在某些封裝中也可以實現(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 ? 對于任何設(shè)備而言，濾波都是解決電磁干擾的關(guān)鍵技術(shù)之一。因為設(shè)備中的導(dǎo)線是效率很高的接收和輻射天線，設(shè)備產(chǎn)生的大部分輻射發(fā)射都是通過各種導(dǎo)線實現(xiàn)的。 ? 濾波器可以抑制交流電源線上輸入的干擾信號及信號傳輸線上感應(yīng)的各種干擾。濾波器可分為交流電源濾波器、信號傳輸線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直接影響濾波器的性能，在其安裝布線中應(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)過濾波器的電源線在機(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關(guān)等應(yīng)從濾波器的前端引線接到負(fù)載，或為這些干擾源單獨(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)計中的布局與布線 ? PCB設(shè)計中的布局，是指 PCB上電子元件及配件的排列方式。對 PCB上元器件合理規(guī)劃安放是布線的基礎(chǔ)，原件布局不僅會影響 PCB板上連接線的布通率，而且影響到 PCB的電磁兼容性及整個產(chǎn)品的質(zhì)量。良好的電磁兼容設(shè)計依賴PCB設(shè)計工程師對于產(chǎn)品設(shè)計原理、布線規(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)計中，布局是一個復(fù)雜的工作，元器件布局的自動化程度仍然較低，人工干預(yù)的程度較高。 ? PCB中元器件的布局應(yīng)從兩個層面上考慮，一個是平面的，即通常在 PCB設(shè)計中提到的 PCB布局；另外一個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互連。 ? 在 PCB設(shè)計中，互連點(diǎn)處的電磁特性是工程設(shè)計面臨的主要問題之一，涉及器件安裝方法、布線的隔離以及減少引線電感的措施等。 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)計中的布局與布線 高頻數(shù)字電路 PCB布線規(guī)則如下。 ①高頻數(shù)字信號線要用短線。 ②主要信號線最好集中在 PCB板中心。 ③時鐘發(fā)生電路應(yīng)在板中心附近，時鐘扇出應(yīng)采用菊鏈?zhǔn)交虿⒙?lián)布線。 ④電源線盡可能遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號線或用地線隔開，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 )。 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)線應(yīng)盡量避免相鄰平行。最好加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。 ? PCB導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定。當(dāng)銅 ? 箔厚度為 0． 05 mm、寬度為 1～ 1． 5 mm時，通過 2 A的電流，溫度不會高于 3℃ 。因此，導(dǎo)線寬度為 1． 5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選 0． 02～ 0． 3mm導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，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 印刷線路板的布線要注意以下問題： 專用零伏線，電源線的走線寬度大于等于 l mm； 電源線和地線盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線電流達(dá)到均衡； 要為模擬電路專門提供一根零伏線；為減少線間串?dāng)_，必要時可增加印刷線條間距離，注意安插一些零伏線作為線間隔離； 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作為線間隔離；特別注意電流流通中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸；如有可能在控制線 (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； ? 印刷弧上的線寬不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角 (≥90。 )，傳輸線拐角要采用 45。角，以降低回?fù)p。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? ⑦ 突出引線存在抽頭電感，要避免使用有引線的組件。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)計中還要遵循以下原則： ? 盡可能縮短高頻元器件之間的連線，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€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)電路的功能單元對電路的全部元器件進(jìn)行布局時，要符合以下原則： 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(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)計方法必須能夠處理在較高頻段處產(chǎn)生的較強(qiáng)電磁場效應(yīng)。這些電磁場能在相鄰信號線或 PCB線上感生信號，導(dǎo)致令人討厭的串?dāng)_ (干擾及總噪聲 )，并且會損害系統(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)：一是信號反射回信號源會增加系統(tǒng)噪聲，使接收機(jī)更加難以將噪聲和信號區(qū)分開來；二是任何反射信號基本上都會使信號質(zhì)量降低，因為輸入信號的形狀出現(xiàn)了變化。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 2．混合信號電路 PCB的電磁兼容設(shè)計中的布局與布線 ? 混合信號電路 PCB是指 PCB中含有模擬電路和數(shù)字電路的 PCB，混合信號電路PCB的設(shè)計很復(fù)雜，元器件的布局、布線以及電源和地線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)混合信號電路 PCB的電磁兼容設(shè)計中的布線原則 ? ①遵守常規(guī)的布線規(guī)則。 ? ②在電路板的所有層中，數(shù)字信號只能在電路板的數(shù)字部分布線。在電路板的所有層中，模擬信號只能在電路板的模擬部分布線。 ? ③實現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割。布線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線要位于緊鄰大面積地的布線層上。分析返回地電流實際流過的路徑和方式。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 (2)混合信號電路 PCB的電磁兼容設(shè)計中的布局原則 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電源和地線單獨(dú)引出，電源供給處匯集到一點(diǎn)，不要對地進(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 ? 在混合信號電路 PCB設(shè)計中采用統(tǒng)一地，通過數(shù)字電路和模擬電路分區(qū)以及合適的信號布線，通?？梢越鉀Q一些比較困難的布局布線問題，同時也不會產(chǎn)生因地分割帶來的一些潛在的麻煩。在這種情況下，元器件的布局和分區(qū)就成為決定設(shè)計優(yōu)劣的關(guān)鍵。如果布局布線合理，數(shù)字地電流將限制在電路板的數(shù)字部分，不會干擾模擬信號。 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 屏蔽就是對空間區(qū)域進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波的感應(yīng)和輻射。 具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴(kuò)散，防止外界電磁場的影響。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 電磁屏蔽的技術(shù)原理主要有兩種：一是反射，由