線路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-07-07 14:57 本頁(yè)面
【正文】 若我們注意平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的積累和總結(jié)，最終我們也可以成為 PCB“工藝品”設(shè)計(jì)大師，設(shè)計(jì)出自己的 PCB“工藝極品”。 印制線路板的電磁兼容設(shè)計(jì)是一個(gè)技巧性很強(qiáng)的工作，同時(shí)，也需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。使用管狀電容時(shí)，外殼要接地。閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端。 (3) 對(duì)進(jìn)入印制板的信號(hào)要加濾波，從高噪聲區(qū)到低噪聲區(qū)的信號(hào)也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法 ，減小信號(hào)反射。 6． PCB 設(shè)計(jì)時(shí)的電路措施 我們?cè)谠O(shè)計(jì)電子線路時(shí)，比較多考慮的是產(chǎn)品的 實(shí)際性能，而不會(huì)太多考慮產(chǎn)品的電磁兼容特性和電磁騷擾的抑制及電磁抗干擾特性。 (7) 布線不能跨越分割電源面之間的間隙。 (4) 不要對(duì)地進(jìn)行分割。這樣的布局布線既滿足了 IC 器件廠商對(duì)模擬地和數(shù)字地管腳低阻抗連接的要求，同時(shí)又不會(huì)形成環(huán)路天線或偶極天線而產(chǎn)生 EMC 問(wèn)題。如果系統(tǒng)中 A/D 轉(zhuǎn)換器 較多，例如 10 個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器怎樣連接呢？如果在每一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器的下面都將模擬地和數(shù)字地連接在一起，則產(chǎn)生多點(diǎn)相連，模擬地和數(shù)字地之間的隔離就毫無(wú)意義。 在將 A/D 轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地管腳連接在一起時(shí)，大多數(shù)的 A/D 轉(zhuǎn)換器廠商會(huì)建議：將 AGND 和 DGND 管腳通過(guò)最短的引線連接到同一個(gè)低阻抗的地上。模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線，而數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。 采用光隔離器件或變壓器也能實(shí)現(xiàn)信號(hào)跨越分割間隙。 了解電流回流到地的路徑和方式是優(yōu)化混合信號(hào)電路板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 有人建議將混合信號(hào)電路板上的數(shù)字地和模擬地分割開(kāi)，這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。一種解決方法是把從一個(gè)電源中引出的電源線和地線同其他的電源線和地線分隔開(kāi)，這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。 (11) 多層 PCB 中的接地面和電源面 在多層 PCB 中，推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中，以便在整個(gè)板上產(chǎn)生一個(gè)大的 PCB 電容。沒(méi)有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元件具有這個(gè)特性。此時(shí)，去耦電容可以放置在距離 IC 供電線和接地層之間盡可能近的地方。 (7) 雙層 PCB 的接地線 在雙層（雙面） PCB 中，對(duì)于數(shù)字電路優(yōu)先使用地線柵格 /點(diǎn)陣布線，這種布線方式可以減少接地阻抗、接地回路和信號(hào)環(huán)路。 (5) 當(dāng)采用多層線路板設(shè)計(jì)時(shí)，可將其中一層作為 “全地平面 ”，這樣可減少接地阻抗，同時(shí)又起到屏蔽作用。因此應(yīng)將接地線盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印制線路板的允許電流。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量布置柵格狀大面積接地銅箔。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗，從此減少?gòu)碾娐贩祷氐诫娫粗?間的接地回路的電勢(shì)。 4． PCB 板的地線設(shè)計(jì) 在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。 (15) 時(shí)鐘線垂直于 I/O 線比平行 I/O 線干擾小，時(shí)鐘元件引腳需遠(yuǎn)離 I/O 電 纜。 (11) 元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短，去耦電容最好使用無(wú)引線的貼片電容。 (8) 單面板和雙面板用單點(diǎn)接電源和單點(diǎn)接地；電源線、 地線 盡量粗。 (6) 用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來(lái)，時(shí)鐘線盡量短。因此，各種印制板走線要短而粗，線條要均勻。 PCB 布線通用規(guī)則： 在設(shè)計(jì)印制線路板時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 從減小輻射騷擾的角度出發(fā)，應(yīng)盡量選用多層板，內(nèi)層分別作電源層、地線層，用以降低供電線路阻抗，抑制公共阻抗噪 聲，對(duì)信號(hào)線形成均勻的接地面，加大信號(hào)線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。焊盤(pán)太大易形成虛焊。對(duì)于分立元件電路，印制導(dǎo)線寬度在 左右時(shí)，即可完全滿足要求；對(duì)于集成電路，印制導(dǎo)線寬度可在 ～ 之間選擇。對(duì)于那些離開(kāi)印制線路板的引線，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器。 為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射，在印圖 6：短截線 制線路板布線時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)： (1) 布線盡可能把同一輸出電流而方向相反的信號(hào)利用平行布局方式來(lái)消除磁場(chǎng)干擾。對(duì)于高速單端信號(hào)，有時(shí)如果信號(hào)路徑?jīng)]有沿著低阻的地層走，地線回路可能也必須沿著信號(hào)路徑流動(dòng)來(lái)布置。這個(gè)區(qū)域不僅成為信號(hào)活動(dòng)的“熱點(diǎn)”，而且供電面在這點(diǎn)是高阻，影響射頻電流傳遞。 不變的路 徑寬度 信號(hào)路徑的寬度從驅(qū)動(dòng)到負(fù)載應(yīng)該是常數(shù)。因此，避免在傳送高頻率和敏感的信號(hào)路徑上使用短截線。該場(chǎng)能耦合較強(qiáng)噪聲到相鄰路徑，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)路徑時(shí)全部的直角路徑應(yīng)該采用 45 度。當(dāng)是高速信號(hào)時(shí)，過(guò)孔產(chǎn)生 1 到 4nH 的電感和 到 的電容。 此外，還應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1) 在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)．操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用 RC 吸收電路來(lái)吸收放電電流。 去耦電容值的選取并不嚴(yán)格，可按 C=1/f 計(jì)算：即 10MHz 取。這種器件的高頻阻抗特別小，在 500kHz～ 20MHz 范圍內(nèi)阻抗小于 1Ω，而且漏電流很?。?）。此外，在每個(gè) IC 的電源和地之間都應(yīng)當(dāng)有去耦電容，這些去耦電容應(yīng)該盡可能的接近 IC 引腳，這將有助于濾除 IC 的開(kāi)關(guān)噪聲。 局部電源和 IC 間的去耦： 在直流電源回路中，負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。 PCB 內(nèi)的分流或者保護(hù)線路是沿著關(guān)鍵信號(hào)的線路兩邊布放隔離保護(hù)線。時(shí)鐘信號(hào)較多采用串聯(lián)匹配，見(jiàn)圖 4 所示。必要時(shí)可加終端匹配。為了進(jìn)一步的減小電磁耦合，將基準(zhǔn)地布放在關(guān)鍵信號(hào)附近或之間以隔離其他信號(hào)線上產(chǎn)生的或信號(hào)線相互之間產(chǎn)生的耦合噪聲。返回通路的阻抗越低， PCB 的電磁兼容性能越好。高速數(shù)字電路由于其更高的瞬時(shí)功率需求而要求放在靠近電源入口處。 分割： 分割是指用物理上的分割來(lái)減少不同類型線之間的耦合，尤其是通過(guò)電源線和地線的耦合。一個(gè)線路板上的接插件，有 520nH的分布電感。走線的分布電容也會(huì)起作用。 對(duì)于 1 盎司銅線來(lái)說(shuō)，在 （ 10mil）厚的 FR4 碾壓板上，位于地線層上方的 （ 20mil）寬、 20mm（ 800mil）長(zhǎng)的線能產(chǎn)生 ， 20nH 的電感以及與地之間 的耦合電容。 阻抗：布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1