線路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)(參考版)
2025-07-17 14:57本頁面
【正文】 。只要我們?cè)?PCB 設(shè)計(jì)中能遵守本文所羅列的設(shè)計(jì)規(guī)則，也可以解決大部分的電磁兼容問題，再通過少量的外圍瞬態(tài)抑制器件和濾波電路及適當(dāng)?shù)耐鈿て帘魏驼_的接地，就可以完成一個(gè)滿足電磁兼容要求的產(chǎn)品。一個(gè)電磁兼容設(shè)計(jì)良好的印制板是一 個(gè)完美的“工藝品”，是無法抄襲和照搬的?？梢哉f一個(gè)好的印制線路板可以解決大部分的電磁騷擾問題，只要同時(shí)在接口電路排板時(shí)增加適當(dāng)瞬態(tài)抑制器件和濾波電路就可以同時(shí)解決大部分抗擾度問題。 7．結(jié)束語 印制線路板是電子產(chǎn)品最基本的部件，也是絕大部分電 子元器件的載體。 (7) 用大容量的鉭電容或聚酯電容而不用電解電容作電路板上的充放電儲(chǔ)能電容。 (6) 為每個(gè)集成電路設(shè)一個(gè)高頻去耦電容。 (5) 閑置不用的門電路輸入端不要懸空，而是通過相應(yīng)的匹配電阻接電源或接地。 (4) MCU 無用端要通過相應(yīng)的匹配電阻接電源或接地。 (2) 盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼（高頻電容、反向二極管等）。用這樣的電路原理圖進(jìn)行 PCB 的排板時(shí)為達(dá)到電磁 兼容的目的，必須采取必要的電路措施，即在其電路原理圖的基礎(chǔ)上增加必要的附加電路，以提高其產(chǎn)品的電磁兼容性能。 (10) 采用正確的布線規(guī)則。 (8) 必須跨越分割電源之間間隙的信號(hào)線要位于緊鄰大面積地的布線層上。 (6) 實(shí)現(xiàn)模擬和數(shù)字電源分割。在電路板的模擬部分和數(shù)字部分下面敷設(shè)統(tǒng)一地。 (3) A/D 轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置。 混合信號(hào) PCB 設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，設(shè)計(jì)過程要注意以下幾點(diǎn)： (1) PCB 分區(qū)為獨(dú)立的模擬部分和數(shù)字部分。將統(tǒng)一的地分為模擬部分和數(shù)字部分。而如果不這樣連接，就違反了廠商的要求。采取該方法時(shí)，必須保證兩個(gè)地之間的連接橋?qū)挾扰c IC 等寬，并且任何信號(hào)線都不能跨越分割間隙。如果系統(tǒng)僅有一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器，上面的問題就很容易解決。出現(xiàn)這種問題并不是因?yàn)闆]有分割地，真正原因是數(shù)字信號(hào)布線不適當(dāng)。在這種情況下，數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地。 在實(shí)際工作中一般傾向于使用統(tǒng)一地，將 PCB 分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。對(duì)于前者，跨越分割間隙的是光信號(hào)；在采用變壓器的情況下，跨越分割間隙的是磁場(chǎng)。這樣，在每一個(gè)信號(hào)線的下方都能夠提供一個(gè)直接的 電流回流路徑，從而使形成的環(huán)路面積很小。許多設(shè)計(jì)工程師僅僅考慮信號(hào)電流從哪兒流過，而忽略了電流的具體路徑。在 PCB 設(shè)計(jì)中最常見的問題 就是信號(hào)線跨越分割地或電源而產(chǎn)生 EMI 問題。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問 題，在復(fù)雜的大型系統(tǒng)中問題尤其突出。在設(shè)計(jì)中要盡可能避免這兩種情況。 5．模擬數(shù)字混合線路板的設(shè)計(jì) 如何降低數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)間的相互干擾呢？有兩 個(gè)基本原則：第一個(gè)原則是盡可能減小電流環(huán)路的面積；第二個(gè)原則是系統(tǒng)只采用一個(gè)參考面。但是在單層 PCB 中多點(diǎn)接地是不可能的。速度最快的關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)當(dāng)臨近接地面的一邊，非關(guān)鍵信號(hào)則布置靠近電源面。但是假如這片銅區(qū)是懸空的（比如它沒有和地連接），那么它可能表現(xiàn)為一個(gè)天線， 并將導(dǎo)致電磁兼容問題。 (9) 高速電路與低速電路 布放高速電路和元件時(shí)應(yīng)使其更接近接地面，而低速電路和元件應(yīng)使其接近電源面。 PCB 電容的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有非常高的頻率響應(yīng)和均勻的分布在整個(gè)面或整條線上的低串連電感，它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)板上的去耦電容。 (8) PCB 電容 在多層板上，由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了 PCB 電容。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗。 像在單層 PCB 中那樣，地線和電源線的寬度最少應(yīng)為 。由于在單層 PCB 上無法實(shí)現(xiàn)星形布線，因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低，否則將引 起線路阻抗與電感的變化。我們常常在印制板 周邊布一圈寬的地線，也是起著同樣的作用。其原因在于：印制線路板上有很多集成電路元件，尤其遇 有耗電多的元件時(shí)，因受接地線粗細(xì)的限制，會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會(huì)縮小電位差值，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。如有可能，接地線的寬度應(yīng)大于 3mm。 (3) 盡量加粗接地線 若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。 (2) 將數(shù)字電路與模擬電路分開 電路板 上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。當(dāng)工作頻率在 1~10MHz 時(shí)，如果采用一點(diǎn)接地，其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過波長(zhǎng)的 1/20，否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。 (1) 正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于 1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。 在 PCB 板的地線設(shè)計(jì)中，接地技術(shù)既應(yīng)用于多層 PCB，也應(yīng)用于單層 PCB。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用，可解決大部分干擾問題。 (18) 任何信號(hào)都不要形成環(huán)路，如不可避免，讓環(huán)路區(qū)盡量小。 (16) 石英晶體下面以及對(duì)噪聲敏感的器件下面不要走線。 (14) 模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號(hào)線，特別是時(shí)鐘。 (12) 對(duì) A/D 類器件，數(shù)字部分與模擬部分地線寧可統(tǒng)一也不要交叉。高速線要短而直。 (9) I/O 驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊的接插件，讓其盡快離開印刷板。折線布線以減小高頻信號(hào)對(duì)外的發(fā)射與耦合。 (7) 印制板盡量使用 45176。 (5) 石英晶體振蕩器外殼要接地。 (3) 電源線、地線及印制導(dǎo)線在印制板上的排列要恰當(dāng)，盡量做到短而直，以減小信號(hào)線與回線之間所形成的環(huán)路面積。降低這種騷 擾的方法除了加濾波電容外，更值得重視的是減小電源線、地線及其他印制板走線本身的高頻阻抗。 (2) 電源線、地線、印制板走線對(duì)高頻信號(hào)應(yīng)保持低阻抗。 印刷線路板的布線還要注意以下問題： (1) 專用零伏線，電源線的走線寬度 ≥1mm； (2) 電源線和地線盡可能靠近，以便使分布線電流達(dá)到均衡； (3) 要為模擬電路專門提供一根零伏線； (4) 為減少線間串?dāng)_，必要時(shí)可
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