線路板級的電磁兼容設計-在線瀏覽
2024-09-23 14:57本頁面
【正文】 字電路分開，避免模擬電路、數字電路和電源公共回線產生公共阻抗耦合。 (4) 安排電路時要使得信號線長度最小。 (6) 電磁干擾（ EMI）濾波器要盡可能靠近 EMI 源，并放在同一塊線路板上。 (8) 盡可能靠近整流二極管放置調壓元件和濾波電容器。 (10) 對噪聲敏感的布線不要與大電流，高速開關線平行。在多層 PCB 中，設計者為了方便調試，會把信號線布在最外層。 阻抗：布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。 電容：布線的電容是由絕緣體（ EoEr）電流到達的范圍（ A）以及走線間距（ h）決定的。 對于 1 盎司銅線來說，在 （ 10mil）厚的 FR4 碾壓板上，位于地線層上方的 （ 20mil）寬、 20mm（ 800mil）長的線能產生 ， 20nH 的電感以及與地之間 的耦合電容。電容的分布電感不可忽略，電感的分布電容不可忽略。走線的分布電容也會起作用。 印刷線路板的 過孔大約引起 的電容。一個線路板上的接插件，有 520nH的分布電感。 這些小的分布參數對于運行在較低頻率下的微控制器系統(tǒng)是可以忽略不計的；而對于高速系統(tǒng)必須予以特別注意。 分割： 分割是指用物理上的分割來減少不同類型線之間的耦合，尤其是通過電源線和地線的耦合。在地線面，非金屬的溝用來隔離四個地線面。高速數字電路由于其更高的瞬時功率需求而要求放在靠近電源入口處。對于 L 和 C 來說，最好不同分割區(qū)域使用各 自的 L 和 C，而不是用一個大的 L 和 C，因為這樣它便可以為不同的電路提供不同的濾波特性。返回通路的阻抗越低， PCB 的電磁兼容性能越好。 布線分離： 布線分離的作用是將 PCB 同一層內相鄰線路之間的串擾和噪聲耦合最小化。為了進一步的減小電磁耦合，將基準地布放在關鍵信號附近或之間以隔離其他信號線上產生的或信號線相互之間產生的耦合噪聲。同時、使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。必要時可加終端匹配。 根據經驗，對一般速度較快的 TTL 電路，其印制線條長于 10cm 以上時就應采用終端匹配措施。時鐘信號較多采用串聯匹配，見圖 4 所示。但是時鐘線同樣需要保護以免受其他電磁干擾源的干擾，否則，受擾時鐘信號將在電路的其他地方引起問題。 PCB 內的分流或者保護線路是沿著關鍵信號的線路兩邊布放隔離保護線。 分流線路和保護線路之間的不同之處在于分流線路不必兩端端接（與地連接），但是保護線路的兩端都必須連接到地。 局部電源和 IC 間的去耦： 在直流電源回路中，負載的變化會引起電源噪聲。局部去耦能夠減少沿著電源干線的噪聲傳播。此外，在每個 IC 的電源和地之間都應當有去耦電容，這些去耦電容應該盡可能的接近 IC 引腳，這將有助于濾除 IC 的開關噪聲。如有可能，接100μF以上的更好。這種器件的高頻阻抗特別小，在 500kHz～ 20MHz 范圍內阻抗小于 1Ω，而且漏電流很?。?）。 (3) 對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件，如 RAM、 ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接接入高頻退耦電容。 去耦電容值的選取并不嚴格，可按 C=1/f 計算：即 10MHz 取。好的高頻去耦電容可以去除高到 1GHz 的高頻成份。 此外，還應注意以下兩點： (1) 在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時．操作它們時均會產生較大火花放電，必須采用 RC 吸收電路來吸收放電電流。 (2) CMOS 的輸入阻抗很高，且易受感應，因此在使用時對不用端要通過電阻接地或接正電源。當是高速信號時，過孔產生 1 到 4nH 的電感和 到 的電容。對于高速的并行線（如地址和數據線），如果層的改變是不可避免，應該確保每根信號線的過孔數一樣。該場能耦合較強噪聲到相鄰路徑，因此，當轉動路徑時全部的直角路徑應該采用 45 度。 短截線 如圖 6 所示短截線會產生反射，同時也潛在增加輻射天線 的可能。因此，避免在傳送高頻率和敏感的信號路徑上使用短截線。因此，應該避免用樹型排列高速和敏感的信號線。 不變的路 徑寬度 信號路徑的寬度從驅動到負載應該是常數。所以最好保持路徑寬度不變。這個區(qū)域不僅成為信號活動的“熱點”，而且供電面在這點是高阻，影響射頻電流傳遞。 接地金屬化填充區(qū) 所有的金屬化填充區(qū)應該被連接到地，否則，這些大的金屬區(qū)域能充當輻射天線。對于高速單端信號，有時如果信號路徑沒有沿著低阻的地層走，地線回路可能也必須沿著信號路徑流動來布置。 為了抑制印制板導線之間的串擾，在設計布線時應盡量避免長距離的平行走線，盡可能拉開線與線之間的距離，信號線與地線及電源線盡可能不交叉。 為了避免高頻信號通過印制導線時產生的電磁輻射，在印圖 6：短截線 制線路板布線時，需注意以下幾點： (1) 布線盡可能把同一輸出電流而方向相反的信號利用平行布局方式來消除磁場干擾。 (3) 時鐘信號引線最容易產生電磁輻射干擾，走線時應與地線回路相靠近。對于那些離開印制線路板的引線，驅動器應緊緊挨著連接器。印制導線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因而短而 精的導線對抑制干擾是有利的。對于分立元件電路，印制導線寬度在 左右時，即可完全滿足要求；對于集成電路，印制導線寬度可在 ～ 之間選擇。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產生的揮發(fā)性氣體。焊盤太大易形成虛焊。對高密度的數字電路，焊盤最小直徑可取 (d+)mm。 PCB 布線通用規(guī)則： 在設計印制線路板時，應注意以下幾點： (1) 從減小輻射騷擾的角度出發(fā)，應盡量選用多層板，內層分別作電源層、地線層，用以降低供電線路阻抗，抑制公共阻抗噪 聲，對信號線形成均勻的接地面，加大信號線和接地面間的分布電容，抑制其向空間輻射的能力。在頻率很高的情況下，電源線、地線、或印制板走線都會成為接收 與發(fā)射騷擾的小天線。因此，各種印制板走線要短而粗，線條要均勻。 (4) 時鐘發(fā)生器盡量靠近到用該時鐘的器件。 (6) 用地線將時鐘區(qū)圈起來，時鐘線盡量短。折線而不用
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