PCB电磁兼容性技术

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PCB的电磁兼容设计概述

PCB的电磁兼容设计概述

PCB的电磁兼容设计概述引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在不产生或不受外界电磁干扰的情况下,正常工作以及在其工作环境中不对其他设备产生电磁干扰的能力。

在PCB设计中,电磁兼容设计的重要性不言而喻。

本文将对PCB的电磁兼容设计概述进行讨论,包括EMC的基本原理、常见问题以及相应的解决方案。

电磁兼容的基本原理电磁兼容设计的基本原理是通过合理的电路布局、地线设计以及滤波等措施来减少电磁辐射和电磁感应干扰。

在PCB设计中,以下原则应被遵循:1. 电路布局在PCB的电路布局中,重要的电路组成部分应尽可能远离辐射噪声源。

此外,不同功能的电路应相互隔离,以避免彼此之间的干扰。

例如,高频电路和低频电路应分别布局在不同的地方,并通过光隔离、屏蔽罩等手段来相互隔离。

2. 地线设计地线是PCB中保证信号的可靠传输以及防止电磁干扰的重要组成部分。

良好的地线设计可以有效减少信号回流路径上的电磁辐射。

为了实现良好的地线设计,在PCB布线过程中,应遵循以下几点原则: - 尽量将地线和信号线走在同一层,减少信号与地线之间的交叉。

- 采用宽而短的地线,以降低地线的电阻和电感。

- 在PCB布线中,要避免地线回流路径过长,尽量使其短而直。

3. 滤波措施滤波是一种常用的减少电磁干扰的手段。

在PCB设计中,通过合理的滤波器设计可以有效滤除电磁噪声,从而提高系统的电磁兼容性。

常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

在选取滤波器时,应结合系统的实际需求来确定合适的滤波器类型和参数。

常见问题及解决方案在PCB设计中,存在一些常见的电磁兼容问题,下面将结合这些问题给出相应的解决方案。

1. 辐射噪声问题辐射噪声是指电子设备所产生的电磁波通过空气或其他传导介质传播到周围环境中产生的干扰。

为了减少辐射噪声,可以采取以下措施:- 合理规划PCB布局,将辐射噪声源与敏感电路部分分开。

PCB电磁兼容技术-设计实践

PCB电磁兼容技术-设计实践

电磁兼容主要包括两个方面的内容:一是发射性;二是抗扰性,即电磁骚扰性和电磁敏感性。

存在一定的噪声源;存在容易受干扰的敏感设备、器件;存在干扰传播路径。

主要是指信号在信号线上传输的质量,当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收芯片管脚时,该电路就有很好的信号出现了信号完整性问题,信号完整性主要表现在反射、过冲与下冲、串扰、地电平面反弹、振荡等几个方面。

就是信号在传输线上传播时产生的回波。

信号功率(电压和电流)的一部分传输到导线上并达到负载,但是其中有一部分被反射了。

信号源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射。

是两条信号线之间所产生的信号耦合,两条信号线之间的互感和互容都会引起导线上产生噪音。

容性耦合引发的是耦合电流,而感性耦合引发的是耦合电压。

印制板电路板层的参数、信号线之间的间距、驱动端和接受端的电气特性及导线的端接方式对串扰都有一定的影响。

电子元器件的封装分为有铅封装和无铅封装两种。

有铅封装的元器件有寄生效应,特别是在高频范围。

从EMC的观点来看,首选应当是表贴元器件。

因为低的寄生效应,表面贴电阻是首选。

有铅封装类型的电阻选择顺序由高到低的次序是炭膜电阻>金属氧化膜电阻>绕线电阻。

性能,电容最好有很小的等效串联电阻,因为等效串联电阻对信号有衰减作用,特别是工作频率接近于电容的谐振频率时。

旁路电容旁路电容的主要作用是对交流旁路,滤掉从敏感区域进入的干扰。

旁路电容主要担当高频的旁路器件,来减少在电源部分的瞬态电路的要求。

通常,铝和钽电容是旁路电容的最佳选择,它们上瞬态电流的需要,但是通常取值在去耦电容在有源器件开关时产生的高频开关噪声通过电源线向其他地方散播,去耦电容的主要作用是局部稳定有源器件的直流电源,减小通过板子传播的开关噪音,将这些噪音去耦到地。

理想的讲,旁路电容和去耦电容应当在电源入口的地方尽力靠近放在一起,来滤掉高频噪声,去耦电容的取值大约是旁路电容的1/100 到1/1000, 去耦电容应当尽可能的靠近IC,因为导线电阻会降低去耦电容的作用.有一个惯例就是并行使用两个去耦电容。

PCB布局设计中的EMC标准评估分析

PCB布局设计中的EMC标准评估分析

PCB布局设计中的EMC标准评估分析在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)布局设计过程中,EMC (Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)标准评估分析是至关重要的一步。

EMC标准评估分析旨在确保电子设备在工作时不会相互干扰,同时也不会受到外部电磁干扰的影响,从而保证设备的稳定性和可靠性。

首先,需要明确了解EMC标准的基本原则。

EMC标准通常包括电磁兼容性、干扰电压抑制、传导干扰和辐射干扰等方面的要求。

在设计PCB布局时,需要考虑到这些要求,保证PCB布局符合相关标准的规定。

其次,进行电磁兼容性分析。

电磁兼容性分析是评估电子设备是否在电磁环境中正常工作而不会产生干扰的重要手段。

通过对电路板布局、线路走向、接地等方面的合理设计,可以有效减少电磁辐射和传导干扰的发生,提升设备的抗干扰能力。

另外,需要对干扰电压抑制进行评估。

干扰电压抑制是指在电路设计中采取措施降低干扰电压的作用。

在PCB布局设计中,可以通过合理的布线、差分信号设计、模拟与数字信号分离等方式来减少干扰电压的产生,从而降低设备受到干扰的可能性。

此外,还要考虑传导干扰和辐射干扰的评估。

传导干扰是由于电路板之间的相互作用导致的干扰,而辐射干扰则是由于电路板辐射的电磁波造成的干扰。

在PCB布局设计中,可以采取减少线路长度、增加地线面积、使用滤波器等手段来降低传导干扰和辐射干扰的影响,提升设备的抗干扰能力。

最后,在进行EMC标准评估分析时,需要借助专业的仿真软件和工具进行模拟和测试。

通过仿真可以提前发现潜在的干扰问题,避免在实际生产中出现不必要的麻烦。

同时,还可以借助传导和辐射测试仪器对电磁兼容性进行实际的测试,确保设备符合相关标准的要求。

综上所述,PCB布局设计中的EMC标准评估分析是确保电子设备稳定运行的关键步骤。

通过对电磁兼容性、干扰电压抑制、传导干扰和辐射干扰等方面进行全面评估,可以有效提升设备的抗干扰能力,确保设备在各种工作环境下都能正常运行,为用户提供更加可靠的产品和服务。

线路板(PCB)级的电磁兼容设计

线路板(PCB)级的电磁兼容设计
展 , 各种电子产品经常在一起工作 , 它们之问的干扰越来越严重 ,
所 以, 电磁 兼 容 问题 也 就 成 为一 个 电子 系统 能 否正 常工 作 的关 键 。同样 , 随着 电于技 术 的发
展 ,C P B的密 度越 来 越 高 ,C P B设 计 的好坏 对 电路 的干 扰及 抗 干扰 能力 影 响很 大 。要使 电子
局中还应特别注意强 、 弱信号的器件分布及信号传输方向途径等问题。 在印制板布置高速、 中速和低速逻辑电路时 , 应分区, 按照图 1 ① 的方式排列元器件。 一
在元器 件 布簧方 面 与其 它逻辑 电路 一样 , 应把相 互 有关 的器件 尽量 放得靠 近 些 , 这样 可 以
1 2
线路板 ( C ) P B 级的 电磁 兼容设 计
电讯 工程
获 得较好 的抗噪声 效果 。元 器件在 印刷 线路板 上排列 的位置 要充 分考 虑抗 电磁 干扰问题 。原 则 之一是各 部件之 间 的引线 要尽 量短 , 减小寄 生 的分 布参 数 。在 布 局上 , 把模 拟 信号 部 分 , 要
电路获得最佳性能 , 除了元器件的选择和电路设计之外 , 良好 的 P B布线在电磁兼容性 中也 C
是一个 非 常重要 的 因素 。
既然 P B是 系统 的 固有成 分 , P B布线 中增 强 电磁兼 容性不 会 给产 品 的最 终完成 带来 C 在 C
附加费用。但是 , 在印制线路板设计 中, 产品设计师往往只注重提高密度 , 减小占用空间, 制作 简单 , 或追求美观 , 布局均匀 , 忽视了线路布局对电磁兼容性的影响, 使大量的信号辐射到空间
却不能用于另外一种 , 这便主要依赖于布线工程师的经验。然而还是有一些普遍的规则存在 ,

高速pcb板的电磁兼容性设计与仿真分析

高速pcb板的电磁兼容性设计与仿真分析

东南大学硕士学位论文环境的污染和无线电频谱资源的影响,世界各国制定了相关的电磁兼容标准、法律法规来限制产品的电磁辐射问题,不符合标准要求的产品不允许在市场中销售,即电磁兼容认证,这也逐渐成了限制别国产品进入本国市场的技术贸易壁垒。

欧盟于1989年5月3日颁布了电磁兼容性指令(89/336/EEc)。

指令严格规定,凡不符合指令要求的产品,一律禁止进入欧盟市场或投入使用。

1991年4月、1992年4月和1993年7月,欧盟又先后三次对该指令进行修改。

最近,欧盟在89/336/EEC及其修改件的基础上对电磁兼容技术法规内容再一次作了较大幅度的修改和调整,并于2004年12月31日重新颁布了新的电磁兼容性指令(2004/108/F_贮),该指令将逐步取代89/336/EEC。

指令所有电子产品必须通过电磁发射测试和电磁抗扰度测试并按要求加贴CE标志才可以欧盟市场中销售,没有CE标志的,不得上市销售,已加贴CE标志进入市场的产品,发现不符合安全要求的,要责令从市场收回,持续违反指令有关CE标志规定的,将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。

欧盟电磁兼容标准的执行及过渡时间如下表所示:图1-3欧洲电磁兼容标准执行情况西方一些发达的国家如美国、加拿大、日本等国也提出实施EMC指令的要求,并且实施这一指令的要求也正在向世界各国延伸,将成为世界各国的共同要求。

所以不通过电磁兼容性能试验的设备、产品是无法进入国际市场,它是电子设备进入国际市场的通行证。

我国也于2003年开始实施强制性的产品认证,在认证规定之内的产品必须在指定测试机构通过相应电磁兼容和安全标准的测试并在产品上贴加“CCC”标识,方可在市场中销售。

且近年来全球电磁兼容认证的要求也不断变化,世界各国都逐渐采用IEC及CISPR出版制定的EMC的标准来要求市场上的电子产品,如下表所示12】:电磁兼容要求的扩大199219931994199519961997199819992000200120022003.2006FCCFCCFCCFCCFCCFCC∞CFCCDOCFCCDOCFCCDOCFCCDOCFCCDoCFCCDoCTWTuvTWTUvTWTWTWTWTWTUVTWTWNEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKoVDEVDEVDEfCECECECECECECECEC£CEMPR¨.MPR¨。

基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术研究

基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术研究

基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术研究一、本文概述随着电子技术的飞速发展,电子设备在日常生活中的应用越来越广泛,从家用电器到通信设备,再到航空航天设备,电子设备无处不在。

然而,随着电子设备数量的增加,电磁兼容性问题也日益凸显。

电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在共同的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

在电子设备的设计和制造过程中,电磁兼容性的分析和优化至关重要。

本文主要研究基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术。

CST是一款强大的电磁仿真软件,广泛应用于电磁场分析、电磁兼容性分析、天线设计等领域。

本文首先介绍了电磁兼容性的基本概念和重要性,然后详细阐述了CST软件的基本原理和功能特点,接着重点探讨了使用CST软件进行PCB板电磁兼容仿真的方法和流程,包括模型建立、仿真设置、结果分析等步骤。

本文旨在通过深入研究基于CST软件的PCB板电磁兼容仿真技术,为电子设备的设计和制造提供一种有效的电磁兼容性分析和优化方法。

本文也期望通过分享实际案例和经验,为同行提供参考和借鉴,共同推动电磁兼容仿真技术的发展。

二、CST软件介绍CST(Computer Simulation Technology)是一款广泛应用的电磁场仿真软件,被工程师和研究人员用于模拟和分析各种电磁兼容性问题。

CST软件具有高度的集成性和灵活性,可以精确地模拟从低频到高频,从直流到微波的电磁现象。

该软件提供了丰富的工具和算法,可以模拟复杂的电磁环境和设备,预测和优化产品的电磁兼容性。

CST软件的主要特点包括其强大的求解器,支持多种电磁场求解方法,如时域有限差分法(FDTD)、频域有限积分法(FIT)等。

这些求解器可以适应不同的仿真需求,从简单的电路分析到复杂的三维电磁场模拟。

CST软件还具有强大的后处理功能,可以将仿真结果以直观的方式呈现出来,帮助用户更好地理解和分析电磁兼容性问题。

在PCB板电磁兼容仿真方面,CST软件提供了专业的PCB板模块,可以模拟和分析PCB板上的电磁场分布、信号传输和干扰等问题。

PCB布局布线中的电磁兼容性设计策略

PCB布局布线中的电磁兼容性设计策略

PCB布局布线中的电磁兼容性设计策略在PCB(Printed Circuit Board)设计过程中,电磁兼容性是一个至关重要的考虑因素。

随着电子设备越来越小型化和高频化,电磁干扰问题也变得更加突出。

因此,为了确保电路板的正常运行以及减少电磁干扰对其他设备的影响,需要采取一些电磁兼容性设计策略。

首先,合理的PCB布局是确保电磁兼容性的关键。

在布局过程中,应尽量避免信号线和电源线的交叉,尤其是高速信号线和低压差信号线之间的交叉。

通过分离不同电源和信号地,减少共模干扰的产生。

此外,合理地放置元件和规划整体布局,可以减少电磁耦合和串扰,提高电路板的抗干扰能力。

其次,良好的PCB布线设计也对电磁兼容性起着至关重要的作用。

在进行布线时,应避免封闭回路,即尽可能减少回流回路的长度和面积,减少电磁辐射的可能性。

此外,对于高速信号线,应尽量采用差分传输线路,减少信号的辐射和敏感性。

对于对地和电源的接地,应采用短而宽的线路,以降低接地回路的电阻,提高信号传输的质量。

另外,在PCB设计中还应考虑有效地屏蔽和防护措施,以减少外界电磁干扰对电路器件的影响。

可以通过合理设计PCB板的层次结构,利用金属层(如铜层)作为屏蔽层,封装高频信号和敏感器件,减少外部电磁场的干扰。

另外,还可以在PCB板上添加适当的滤波器件和TVS(Transil Voltage Suppressor)二极管等器件,以降低噪声和干扰,提高系统的稳定性。

最后,进行PCB设计时应注意地面的布局。

地面是整个电路板的参考平面,对于电路的运行和信号的传输至关重要。

在设计地面时,应采用大面积接地,减少接地回路的电阻,降低电磁干扰的产生。

另外,对于高频信号,可以采用平面波导等方式,优化地面的设计,提高系统的抗干扰能力。

总的来说,电磁兼容性是PCB设计中需要重点考虑的问题之一。

通过合理的布局和布线设计,有效地屏蔽和防护措施,以及优化地面设计等策略,可以提高电路板的抗干扰能力,保障电子设备的正常运行。

PCB电磁兼容性的设计和相关注意事项

PCB电磁兼容性的设计和相关注意事项
科技信息
。机械 与电子 o
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21 0 1年
第 1 期 7
P B电磁兼容性的设计和相关注意事项 C
赵 英 ( 龙 江 斯 福 电 气 有 限 公 司 黑 龙 江 黑
【 摘
哈尔 滨
100 ) 5兼 容 问题 C
P B设 计 中 常 见 的 电 磁 干扰 C
路板上 : 6 D /C变 换 器 、开 关 元 件 和 整 流 器 应尽 可 能靠 近 变压 器 放 置 , ) CD
以使 其 导 线 长 度 最 小 : P B设 计 中 的 电磁 兼 容 问 题 , 先 应 该 了 解 P B 中各 种 电 磁 干 C 首 C, 7) 噪 声 敏感 的 布线 不 要 与 大 电流 , 速 开 关 线 平行 。 对 高 扰 的产 生 机 理 和传 播 途径 , 后 才 能 依 此 提 出相 应 的解 决 方 案 。通 常 33 多 层 板 设计 然 - P B 中存 在 的 电 磁 干 扰 有 : 导 干 扰 、 C , 传 串音 干 扰 以及 辐 射 干扰 。产 生 在 多 层 板 设计 中 电源 平 面应 靠 近 接 地 平 面 , 且 安 排 在 接 地 平 面 并 干 扰 的 根 源 是 电路 中 电压 或 电流 的 变 化 。 之 下 。 这样 可 以利 用 两 金 属 平 板 问 的 电 容 作 电 源 的平 滑 电容 , 同时 接 21 传 导 干 扰 . 地 平 面 还对 电 源平 面上 分 布 的辐 射 电流 起 到 屏 蔽 作 用 ; 了产 生 通 量 为 传 导 干扰 主要 通 过 导 线 耦 合 及 共模 阻 抗耦 合来 影 响其 它 电路 。 例 对 消作 用 布 线 层 应 安 排 与 整 块 金 属 平 面 相 邻 : 中 间 层 的 印 制 线 条 形 在 如 噪音 通 过 电源 电路 进 入 某 一 系 统 , 有使 用 该 电 源 的 电 路 就 会 受 到 成平 面 波 导 , 表 面 形 成 微 带 线 , 者 传 输 特 性 不 同 ;时 钟 电路 和 高 所 在 两 它 的 影 响 。 噪音 通 过 共 模 阻 抗 耦 合 的 。 电路 与 电 路 共 同 使 用 一 根 导 线 频 电路 是 主要 的干 扰 和 辐 射 源 , 一定 要 单 独 安 排 、 离 敏 感 电 路 ; 有 远 所 获取 电源 电压 和 接 地 回路 ,如果 其 中一 个 电路 的 电压 突 然需 要 升 高 , 的具 有 一 定 电 压 的 印制 板 都 会 向空 间辐 射 电 磁 能 量 ,为 减 小 这 个 效 那 么另 一 电路 必 将 因 为 共 用 电 源 以及 两 回路 之 间 的阻 抗 而 降 低 。 于 应 , 印制 板 的 物 理 尺 寸 都 应 该 比最 靠 近 的接 地 板 的物 理 尺 寸 小 2 H, 对 0 地 回路 也 是 如 此 。 其 中 H是 两个 印制 板 面 的间 距 。按 照 一 般 典 型 印 制 板 尺 寸 ,0 一 般 2H
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PCB电磁兼容性技术印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接。

随着电子技术的飞速发展,元器件的密度越来越高,PCB 设计的好坏对抗干扰能力影响很大。

因此,在进行PCB 设计时.必须遵守PCB 设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。

其设计质量不仅直接影响电子产品的可靠性,还关系到产品的稳定性,甚至成为设计成败的关键。

在电子产品设计中,为了少走弯路和节省时间,应充分考虑并满足抗干扰性的要求,避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。

形成干扰的基本要素有三个:(1)干扰源,指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt,di/dt 大的地方就是干扰源。

如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

(2)传播路径,指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。

典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

(3)敏感器件,指容易被干扰的对象。

如:A/D、D/A 变换器,单片机,数字IC,弱信号放大器等。

因此,抗干扰设计的基本原则是:抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏感器件的抗干扰性能。

一:电磁兼容性技术电磁兼容性是指电气和电子系统、设备和装置, 在设定的电磁环境及规定的安全界限内以设计的等级或性能运行, 而不会由于电磁干扰引起损坏或不可接受的性能恶化的能力, 同时也不对其他设备产生影响工作的干扰。

电磁兼容性设计实际上就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计, 使之成为符合各国或地区电磁兼容性标准的产品。

PCB 的电磁兼容性设计也是解决电磁兼容性问题的一个重要措施。

他可以使PCB 板上的各部分电路相互间无干扰, 都能正常工作; 可以使PCB 对外的传导发射和辐射发射尽可能降低, 达到要求标准; 可以使外部传导干扰和辐射干扰对印制板上的电路基本无影响。

二:PCB设计中的电磁兼容问题PCB 设计中常见的电磁干扰通常PCB, 中存在的电磁干扰有:传导干扰、串音干扰以及辐射干扰。

产生干扰的根源是电路中电压或电流的变化。

1:传导干扰传导干扰主要通过导线耦合及共模阻抗耦合来影响其它电路。

例如噪音通过电源电路进入某一系统,所有使用该电源的电路会受到它的影响。

噪音通过共模阻抗耦合的,电路与电路共同使用一根导线获取电源电压和接地回路,如果其中一个电路的电压突然需要升高,那么另一电路必将因为共用电源以及两回路之间的阻抗而降低。

2:串音干扰串音干扰是一个信号线路干扰另外一邻近的信号路径。

它通常发生在邻近的电路和导体上,用电路和导体的互容和互感来表征。

由于串音可以由电场通过互容,磁场通过互感引起,所以考虑PCB,带状线上的串音问题时,最主要的问题是确定电场(互容)、磁场(互感)耦合哪个是主要的。

3:辐射干扰辐射干扰是由于空间电磁波的辐射而引入的干扰。

PCB中的辐射干扰主要是电缆和内部走线间的共模电流辐射干扰。

当电磁波照射到传输线上时,将出现场到线的耦合问题,沿线引起的分布小电压源可分解为共模(CM)和差模(DM)分量。

共模电流指两导线上振幅相差很小而相位相同的电流,差模电流则是两导线上振幅相等而相位相反的电流。

三:印制电路板电磁兼容设计原则1:印制电路板的层数、尺寸选择原则单面板和双面板一般适用于低、中密度的电路,多层板适用于高密度布线、高速电路、数模混和电路。

印制电路板的尺寸选择应根据原理图和所使用器件尺寸、相互间影响决定。

最好选择适中的尺寸。

尺寸太长,导电线路就长,阻抗增加,抗噪声能力下降。

而尺寸太小,器件密集,不利于散热,而且连线密集,容易产生干扰。

2:器件布局原则根据电路原理的功能单元,对电路的全部元器件进行放置。

(1)对元器件分区。

可以按不同的电源电压分区,或按数字电路和模拟电路分区,或按高速和低速电路分区。

让同种电源、同速度、同频率的器件放置在一起,减小了不同组器件混放产生的相互间干扰。

在印制板上,不同组的器件区间有一定的分割。

如高压与低压区间以变压器为分割,保持3mm~5mm的爬电距离。

模拟电路与数字电路往往分别采用两种电源与地面,应分别与电源连接器的地线相连,在分割线上采用磁珠或电感跨接。

(2)相应地,元件的位置分区决定了连接器的分布,引出管脚安排要与元件分割一致,尽量减少不同信号环路、电源环路的重叠和干扰。

(3)所有的连接器最好放在电路板的一侧,避免从两侧引出。

因为存在共模辐射的情况下,电缆相当于一个很好的共模发射天线,电缆在两侧比在同一侧辐射要大得多。

3 :地线与电源线的设计原则地线设计是印制电路板中不可忽视的问题,往往也是难度最大的一项设计。

“地线”可以定义为信号流回源的低阻抗路径,在理论上应是零电阻的实体,各接地点之间没有电位差。

实际上,地线有阻抗、有干扰,电流通过时,必然会产生电压降,地环路干扰电压在信号上产生干扰电流,叠加在有用信号上。

(1)地线设计时应考虑分成不同的系统地、机壳地、数字地、模拟地等。

分地目的在于防止共地线阻抗耦合干扰。

但并不是完全地隔离,没有任何电气连接。

各地线在适当的位置,还是要有单点的电气连接,保持地面的连续性。

(2)靠近接口部分的印制板地面要分割出来,作为专用的EMC地,也称机壳地。

EMC地上必须没有数字信号回流,与机壳良好搭接,搭接阻抗尽可能地小。

可采取多点搭接方式,保证EMC地与机壳相同电位。

实际应用上,一般将I/O 插座固定焊盘、板固定孔与EMC地信号走线连接,安装时通过固定螺钉将机壳与PCB板良好连接。

EMC地与数字地保持单点连接。

连接器处的每条I/O 线都要分别并联去耦电容到EMC地,如表面安装式电容,使去耦电路的电感越小越好。

外部干扰如果通过接口侵入,则在EMC地区域就被去耦电容旁路到了机壳上,从而保护了内部电路正常安全工作。

(3)双面板的数字地通常采用梳状结构和网状结构。

(4)电源线与地线要结合一起考虑。

为减少供电用导线对的特性阻抗,电源线与地线应尽可能粗,并且相互靠近,使供电环路面积减小到最低程度。

电源线与地线在板两侧重叠走线,形成一对导线对,效果比电源线与地线在同侧平行走线好。

同一芯片的电源与地管脚,应连接到同一导线对。

(5)高频去耦电容与大容量钽电容的使用。

数字电路中,当逻辑门状态变化时,会在电源上产生一个很大地尖峰电流,形成瞬间的噪声电压。

这种情况普遍采用去耦电容,它为芯片提供了所需的电流,并且将电流变化局限在较小的范围内,减小了辐射。

(6)同样,为提高抗干扰能力,在主芯片组、高速芯片、时钟芯片、晶阵、功耗元件下我们总是尽可能地在器件下方两面都铺上地,并布满通孔。

(7)悬空的金属应该接地。

悬空的金属,特别是大面积的金属分布电容大,容易产生电场耦合。

金属构件间如果有电位差,就可能产生共模辐射,所以必须把它们良好接地。

如散热片、屏蔽罩、金属支架、印制板上孤立的铜箔等都应该就近接地。

(8)选择合理的导线宽度由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分造成的, 因此应尽量减小印制导线的电感量。

印制导线的电感量与其长度成正比, 与其宽度成反比, 因此短而精的导线对抑制干扰是有利的。

时钟引线行驱动器或总线驱动器的信号线常常载有大的瞬变电流, 印制导线要尽可能地短。

对于分立元件电路, 印制导线宽度在1.5mm左右时,即可完全满足要求;对于集成电路, 印制导线宽度可在0.2-1.0mm之间选择。

四:信号线设计原则(1)在设计布线时,应尽量避免长距离的平行走线:①尽可能拉开线间的距离,减少导线之间的串扰。

②信号线与电源及地线尽量不交叉。

③印制板的线条宽度要均匀、分布密度尽量均匀。

④导线的拐角不允许为直角。

(2)对不同频率、不同电流大小、不同模块的信号线应注意隔离。

在最初的布局上,元件就要考虑分组放置。

信号线走线也应分隔开,不要平行。

分布在不同层上的信号线走向应相互垂直,以减少线间电场和磁场耦合干扰。

(3)通常高速信号线特别是时钟信号的引线最易产生电磁辐射干扰。

设计时走线应尽量靠近地线回路,必要时可在两侧各加一根地线,并与地平面良好连接。

不要与其他信号线平行走线,走线尽可能的短。

尽量少打过孔,减少导线的不连续性。

(4)信号线的布置要根据信号的流向顺序安排。

对于数模混合电路,不仅在布局上要分成独立的模拟部分和数字部分,而且走线也要注意分隔。

(5)尽量减少信号环路的面积。

对多层板,由于专门有两层作为电源和地,能够为所有地信号线提供最小地环路面积,所以多层板的抗干扰效果最好。

时钟和关键信号最好放置在邻近地层,完整的地平面能提供最短的回流路径。

(6)时钟等高频信号避免跨越地分割。

信号线跨越地分割,使得信号电流无法以最小环路面积回到源头,以差模的形式对外辐射电磁能量,且由于信号电流的回流阻抗变得很大,在电路板地平面上的噪声电流变大,对地形成很大电压差,从而导致对外共模辐射也很强。

五:PCB 电磁兼容性设计中的相关注意事项5.1 用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短。

5.2 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。

5.3 使用满足系统要求的最低频率时钟。

5.4 时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。

石英晶体振荡器外壳要接地。

5.5 I/O 驱动电路尽量靠近印刷板边,让其尽快离开印刷板。

对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。

5.6 闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。

5.7 印制板尽量使用45 折线而不用90 折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。

5.8 时钟、总线、片选信号要远离I/O 线和接插件。

5.9 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟。

对A/D 类器件,数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。

5.10 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。

六:结束语电磁干扰已成为线路设计所面临的主要问题之一,PCB设计中的抗干扰是一项实践性非常强的技术工作。

元件间的合理布局、增大布线间距、短线连接、减少布线过程中的过孔设置、降低连线的特性阻抗、避免多频率交调影响等式减少电磁干扰的有效方法。

良好的PCB设计可以大大提高系统的抗干扰能力,从而提高系统可靠性。

抗干扰技术的PCB 板设计所涉及的原则不仅限于以上所提,实际中必须从电路系统设计、电磁兼容性设计等多角度综合考虑,使电子设备达到设计性能的最优化。

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