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正文內(nèi)容

印制線路板pcb級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)

2025-07-14 22:52本頁(yè)面
  

【正文】 (10) 關(guān)鍵的線要盡量粗,并在兩邊加上保護(hù)地。(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。(13) 時(shí)鐘、總線、片選信號(hào)要遠(yuǎn)離I/O線和接插件。(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。(17) 弱信號(hào)電路,低頻電路周圍不要形成電流環(huán)路。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。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。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g的接地回路的電勢(shì)。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。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。要盡量加大線性電路的接地面積。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。(4) 將接地線構(gòu)成閉環(huán)路設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制線路板的地線系統(tǒng)時(shí),將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。(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。(6) 單層PCB的接地線在單層(單面)PCB中,接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬,(60mil)。(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。另外的一種布局是將接地層放在一邊,信號(hào)和電源線放于另一邊。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。在單層板上,電源線和地線的平行布放也將存在這種電容效應(yīng)。沒有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元件具有這個(gè)特性。(10) 地的銅填充在某些模擬電路中,沒有用到的電路板區(qū)域是由一個(gè)大的接地面來(lái)覆蓋,以此提供屏蔽和增加去耦能力。(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。(12) 電源要求當(dāng)電路需要不止一個(gè)電源供給時(shí),采用接地將每個(gè)電源分離開。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,這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。相反,如果系統(tǒng)存在兩個(gè)參考面,就可能形成一個(gè)偶極天線(注:小型偶極天線的輻射大小與線的長(zhǎng)度、流過(guò)的電流大小以及頻率成正比);而如果信號(hào)不能通過(guò)盡可能小的環(huán)路返回,就可能形成一個(gè)大的環(huán)狀天線(注:小型環(huán)狀天線的輻射大小與環(huán)路面積、流過(guò)環(huán)路的電流大小以及頻率的平方成正比)。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,這樣能實(shí)現(xiàn)數(shù)字地和模擬地之間的隔離。最關(guān)鍵的問(wèn)題是不能跨越分割間隙布線,一旦跨越了分割間隙布線,電磁輻射和信號(hào)串?dāng)_都會(huì)急劇增加。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。如果必須對(duì)地線層進(jìn)行分割,而且必須通過(guò)分割之間的間隙布線,可以先在被分割的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接,形成兩個(gè)地之間的連接橋,然后通過(guò)該連接橋布線。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。還有一種可行的辦法是采用差分信號(hào):信號(hào)從一條線流入從另外一條信號(hào)線返回,這種情況下,不需要地作為回流路徑。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。只有將數(shù)字信號(hào)布線在電路板的模擬部分之上或者將模擬信號(hào)布線在電路板的數(shù)字部分之上時(shí),才會(huì)出現(xiàn)數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。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。將地分割開,在A/D轉(zhuǎn)換器下面把模擬地和數(shù)字地部分連接在一起。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。最好的辦法是開始時(shí)就用統(tǒng)一地。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。(2) 合適的元器件布局。(4) 不要對(duì)地進(jìn)行分割。(5) 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;模擬信號(hào)只能在電路板的模擬部分布線。(7) 布線不能跨越分割電源面之間的間隙。(9) 分析返回地電流實(shí)際流過(guò)的路徑和方式。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。實(shí)際PCB設(shè)計(jì)中可采用以下電路措施:(1) 可用在PCB走線上串接一個(gè)電阻的辦法,降低控制信號(hào)線上下沿跳變速率。(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?;蚨x成輸出端,集成電路上該接電源、地的端都要接,不要懸空。閑置不用的運(yùn)放正輸入端接地,負(fù)輸入端接輸出端。每個(gè)電解電容邊上都要加一個(gè)小的高頻旁路電容。使用管狀電容時(shí),外殼要接地。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的印制線路板設(shè)計(jì)完成后,可以說(shuō)其核心電路的騷擾和抗擾特性就基本已經(jīng)確定下來(lái)了,要想再提高其電磁兼容特性,就只能通過(guò)接口電路的濾波和外殼的屏蔽來(lái)“圍追堵截”了,這樣不但大大增加了產(chǎn)品的后續(xù)成本,也增加了產(chǎn)品的復(fù)雜程度,降低了產(chǎn)品的可靠性。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。但這并不是說(shuō)我們的印制線路板就不必考慮產(chǎn)品的電磁兼容性能,只有通過(guò)外圍電路和外殼進(jìn)行補(bǔ)救了。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
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