(pcb)電磁兼容設(shè)計講座-閱讀頁
2024-08-23 18:00本頁面
【正文】 高頻的線路，要采用接地橋與周圍線路隔離，同時又可保證參考電平一致。要強調(diào)的是：數(shù)字電路的電磁兼容設(shè)計中要考慮的是數(shù)字脈沖的上升沿和下降沿所決定的頻帶寬而不是數(shù)字脈沖的重復(fù)頻率。 根據(jù)這個結(jié)果可以把方形數(shù)字信號的印制板設(shè)計帶寬定為 1／ π tr， 通常要考慮這個帶寬的十倍頻 。 ? ?? ?? ? ? ?TtnTtnTttnTttnTttACrrrrrA //s i n//s i n2000???? ??????多層印制板的層間安排原則 ? 電源平面應(yīng)靠近接地平面 ， 并且安排在接地平面之下 。 ? 布線層應(yīng)安排與整塊金屬平面相鄰 。 ? 把數(shù)字電路和模擬電路分開 ， 有條件時將數(shù)字電路和模擬電路安排在不同層內(nèi) 。 模擬的和數(shù)字的地 、 電源都要分開 ， 不能混用 。 ? 在中間層的印制線條形成平面波導(dǎo) ， 在表面形成微帶線 ， 兩者傳輸特性不同 。 ? 不同層所含的雜散電流和高頻輻射電流不同 ， 布線時 ， 不能同等看待 。 按照一般典型印制板尺寸 ， 20H一般為 3mm左右 。所以，接地引線具有一定的阻抗并且構(gòu)成電氣回路，不管是單點接地還是多點接地，都必須構(gòu)成低阻抗回路進入真正的地或機架。 印制板接地（續(xù) 〕 ?其次，接地電流流經(jīng)接地線時，會產(chǎn)主傳輸線效應(yīng)和天線效應(yīng)。 ?最后，接地板上充滿高頻電流和干擾場形成的渦流，因此，在接地點之間構(gòu)成許多回路，這些回路的直徑（或接地點間距）應(yīng)小于最高頻率波長的 1/20。專用零伏線和 VCC的走線寬度應(yīng) ≥ 1mm。要為模擬電路專門提供一根零伏線 。單面或雙面板的 電源線和地線應(yīng)盡可能靠近 ， 最好的方法是電源線布在印制板的一面 ， 而地線布在印制板的另一面 ， 上下重合 ， 這會使電源的阻抗為最低 。 ? 特別是要注意時鐘部分的走線 ，因為這部分是整個電路中工作頻率最高的 。 ?為了減少平行走線時的串?dāng)_ ， 必要時可增加印刷線條間的距離；或在走線之間有意識地安插一根零伏線 ， 作為線條之間的隔離； ? IC的電源管腳要加旁路電容 （ 一般為 104） 到地 。 旁路電容和退耦電容 ?加電容器來滿足數(shù)字電路工作時要求的電源平穩(wěn)和潔凈度 。 ?退耦電容用來濾除高頻器件在電源板上引起的輻射電流 ，為器件提供一個局域化的直流 ， 還能減低印制電路中的電流沖擊的峰值 。 噪聲能限制電路的帶寬 ，產(chǎn)生共模干擾 。 電容器的自諧振頻率 ?應(yīng)該選擇諧振頻率高的電容器。 ?電容器的電容值（ uF） 1 ?電容器的自諧振頻率（ MHz） 5 15 50 ? 電源板和接地板之間構(gòu)成的平板電容器也有自諧振頻率，這一諧振頻率如果與時鐘頻率如果與時鐘頻率諧振，就會使整個印制板成為一個電磁輻射器。 ? 采用一個大容量的電容器與一個下容量的電容器并聯(lián)的方法可以有效地改善自諧振頻率特性，當(dāng)大容量的電容器達到諧振點時，大電容的阻抗開始隨頻率增加而變大；小容量的電容器尚未達到諧振點，仍然隨頻率增加而變小并將對旁路電流起主導(dǎo)作用。 許多設(shè)計手冊都可以查到一些典型結(jié)構(gòu)的波阻抗和衰減常數(shù) 。 ?傳輸延遲和阻抗匹配 ：由印制線條的相移常數(shù)計算時鐘脈沖受到的延遲 ， 當(dāng)延遲達到一定數(shù)值時 ， 就要進行阻抗匹配以免發(fā)生終端反射使時鐘信號抖動或發(fā)生過沖 。 ?印制線條上接入較多 容性負(fù)載 的影響：接在印制線條上的容性負(fù)載對線條的波阻抗有較大的影響 。 時鐘電路電磁兼容設(shè)計技巧 ?首先要進行恰當(dāng)?shù)牟季€，布線層應(yīng)安排與整塊金屬平面相鄰。 ?其次，時鐘電路和高頻電路是主要的干擾和輻射源一定要單獨安排、遠離敏感電路。 ?時鐘輸出布線時不要采用向多個部件直接串行地連接〔 稱為菊花式連接 〕 ；而應(yīng)該經(jīng)緩存器分別向其它多個部件直接提供時鐘信號。 ?注意在 IC近端的電源和地之間加旁路去耦電容 （ 一般為 104） 。 線間的電磁耦合 ?對于 磁場耦合 來說，兩電路間的耦合情況與干擾信號的頻率、線路上流動的電流、線路間的距離、線路的離地高度、耦合路徑的長度以及屏蔽層的接地方式有關(guān)。 磁場耦合的抑制方法 ? 減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積 。 ? 增大線間的距離 ， 使得干擾源與受感應(yīng)的線路之間的互感盡可能地小 。 ? 采用屏蔽層 ， 屏蔽層要接地 。 這對 CMOS電路比較有效 ， 這是因為 CMOS電路的輸入阻抗很高 ， 與靜電容分壓后 ， 干擾信號加到 CMOS電路輸入端子上成分很高 。 ? 如有可能 ， 敏感電路采用平衡線路作輸入 ， 平衡線路不接地 。 布線方法 ?影響布線間相互干擾的因素是電流、電壓、頻率等，所以在正式布線之前，首要的一點是將線路分類。 ? 直接對電路的靜電放電經(jīng)常會引起電路的損壞 。 ? 為了消除靜電放電的危害 ， 首先想到的是要阻止電流直接進入電子線路 。 帶有接地的金屬屏蔽殼體可以將放電電流釋放到地 。 解決這種放電引起的干擾 ， 一種是將電路完全屏蔽；另一種是在外殼與電路之間增加第二層屏蔽層 ， 屏蔽層接到電路的公共接地點上 。因此，為了限制金屬外殼的電位升高，外殼的接地是必要的。 ? 對輸入輸出電纜來說，為了避免由它引入的靜電放電而在內(nèi)部電路上產(chǎn)生危害，有必要在電纜到內(nèi)部線路的人口處增加保護器件，器件的快速響應(yīng)性能，使瞬態(tài)電流迅速旁路到地。 ? 對印制線路板設(shè)計，還要考慮到插拔印制板時，由于人體對印制線路板器件（特別是對 MOS器件）的放電所引起的損壞。拔板時，由于人手首先接觸到的是保護環(huán)，因此，放電就在保護環(huán)與人手之間進行，并通過接地端子泄放到地，實現(xiàn)了對印制線路板
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