印制電路板上的電磁干擾及抑制(一)

1、印制電路板上的電磁干擾及抑制 （一）摘要印制電路板上的電磁干擾主要是電源布線和信號布線產生的。抑 制電源布線產生的干擾的主要方法有電源平面法、共地平面法和電源 母線法；抑制信號布線產生的干擾的主要方法是增大信號線之間的距 離，減小信號線與地之間的距離。同時，設計印制電路板還應遵循一 定的抗干擾原則。關鍵詞 印制電路板；電磁干擾；抑制Abstract ： Electromagneticintergerenceandsuppressionofplatedcircuitspanelismainly producedbythepowerwiringandthesignalwiring.Themainm

2、ethodsthatprod ucethedisturbancebythesuppressionofpowerwiringarethepowerplanelaw ， altogetherhorizonlawandpowergeneratrixlaw.Andthemainmethodsofcontr ollingthedisturbancebytheblanketingwiringaretoincreasethedistanceofthe holdingwiresandtoreducethedistancebetweentheholdingwiresandground. Atthesametim

3、e ， thedesignofplatedcircuitboardalsoshouldfollowcertainanti-interferencepri nciple.Keywords：printedcircuitpanel ；electromagneticinterference；suppression 印制電路板是電子線路中電子元件的支托部件，它提供了電路中元器 件之間的電氣連接。隨著電子技術的飛躍發(fā)展，電子系統(tǒng)特別是高頻 電路中邏輯和系統(tǒng)時鐘頻率的迅速提高和信號邊沿不斷變得陡峭，由 此產生的電磁干擾 （通常稱為噪聲 ）越來越突出， 抗干擾問題越來越引起 人們的重視。而抑制電磁干擾應從電子

4、產品制作的初級階段開始，從 印制電路板的布線制作著手。印制電路板的布線設計，既要考慮減少 電子系統(tǒng)的電磁干擾，又要做到提高電子系統(tǒng)抗干擾的能力，防止電 磁干擾的吸收和傳遞，即需做到電磁兼容 11。本文主要討論在印制電路板的布線設計中電源布線和信號布線的電磁 干擾問題。若兩種布線設計不好，電磁干擾將直接影響著自身或別的 電子設備或系統(tǒng)的工作性能， 嚴重時還會使人們的生命財產受到威脅。1 電源布線產生的電磁干擾及干擾的抑制1.1 電源布線產生的電磁干擾 電源布線會產生分布電容、分布電感、分布電阻。印制電路板上供電 電源通常為直流電源，供電的主要目的是為印制電路板上的每個用電 元器件提供一個準確的電

5、壓。而電源所驅動的負載常具有瞬態(tài)變化的 特性，受分布阻抗的影響，負載電壓或電流的瞬態(tài)變化會引起電源電 壓或電流發(fā)生瞬態(tài)變化，這如同在電源的負載端接上一個瞬態(tài)變化的 信號源。特別是在高頻，有的器件工作在數(shù)字開關狀態(tài)，這一現(xiàn)象更 為突出。這樣電源布線既含有直流電壓，又含有瞬態(tài)變化的電壓 （稱為 寄生電壓 ），瞬變電壓會產生高次諧波，其都是產生電磁干擾的主要來 源 281-82。在高頻時，電源布線可被看成傳輸線 341 ，電源布線某點 上的干擾電壓或電流在分布電容和分布電感的相互作用下產生振蕩， 影響電路的穩(wěn)定工作。目前在電子、電器、信息領域應用較多的開關電源具有節(jié)能和高效的 優(yōu)勢，開關電源向著高頻

6、化、小型化發(fā)展，應用日趨廣泛。但開關電 源中功率管在高壓下以高頻開關方式工作。 高頻開關和電流接近方波， 這些方波信號中含有豐富的高次諧波噪聲。開關電源的高頻器件在通 斷時，常常產生高頻高壓的尖峰振蕩波， 通過分布電容向空間輻射 273。 同時與電源一起工作的整流二極管也會產生高頻干擾，一般離電源較 近，容易通過直流輸出線向外輻射電磁干擾。電源布線同時也是電磁干擾的接收器，外來的干擾噪聲也會耦合到電 源布線中，通過傳導，傳給所連接的電子器件。1.2 電源布線的防干擾措施 電源布線可采取以下抗干擾措施：1.2.1 電源平面法 利用印制電路板的一層作為電源平面層，至少有一層作為地平面，每 一層只能

7、提供一種電源電壓，通過印制電路板上的過孔將電源電壓引 到器件上。這種做法使電源布線分布阻抗非常小，電路壓降小，器件 上能得到穩(wěn)定的直流電壓 283。同時平面間靠得很近，能較好地抑制 電場耦合。且電源平面往返電流大小相等，磁場干擾能抵消。但這種 布線成本高，多用在高速系統(tǒng)中， 若需幾種電壓，將需增加平面層數(shù)， 成本更高。1.2.2 共地平面法 這個地作為電源及電子器件的公共地，高頻布線設計中，電流的返回 路徑對系統(tǒng)的影響比較大，由于是平面地，電源及所有信號 (包括發(fā)送 和接收)返回路徑的附加阻抗非常小，壓降可忽略，各器件上就能得到 穩(wěn)定的電源電壓。同時，所有的電源去線與信號線都與平面地成鏡像 關

8、系，形成的電流也是鏡像電流，電磁干擾耦合得到較好地抑制。1.2.3 電源母線法 這種布線設計可分別提供幾種電壓。布線的條數(shù)由器件的多少而定。 這種布線比上述兩種布線方法抗電磁干擾能力稍差，但成本小。這種 布線要達到以下要求：(1) 布線要寬。(2) 加去耦電容。這種電容起到旁路濾波的作用。要在電源的輸入端并 聯(lián)較大的和較小的濾波電容。在高頻時，實際的電容器相當于帶通濾 波器，它可等效為電感、電阻和電容的串聯(lián)，較大的和較小的電容并 聯(lián)使用，目的是增加旁路濾波的帶寬。同時，在每一個有源器件的電 源引腳與地之間也要并聯(lián)一個電容器，容量一般在 0.01 F0.1 ，F(xiàn)這 個并聯(lián)電容相當于噪聲濾波器，能濾掉高頻諧