PCB設(shè)計中如何抑制電磁干擾這里有幾個準(zhǔn)則及竅門！-設(shè)計應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯PCB設(shè)計中如何抑制電磁干擾，這里有幾個準(zhǔn)則及竅門！-設(shè)計應(yīng)用電磁兼容性設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，為了進行電磁兼容性設(shè)計，設(shè)計者需要將輻射（從產(chǎn)品中泄漏的射頻能量）減到，并增強其對輻射（進入產(chǎn)品中的能量）的易感性和抗干擾能力。而對于低頻時常見的傳導(dǎo)耦合，高頻時常見的輻射耦合，切斷其耦合途徑是在設(shè)計時務(wù)必應(yīng)該給予充分重視的。本文主要講解PCB設(shè)計時要注意的地方，從而減低PCB板中的電磁干擾問題PCB的設(shè)計原則由于電路板集成度和信號頻率隨著電子技術(shù)的發(fā)展越來越高，不可避免的要帶來電磁干擾，所以在設(shè)計PCB時應(yīng)遵循以下原則，使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)，提高電路的整體性能。1.電路板的選取PCB設(shè)計的首要任務(wù)是要適當(dāng)?shù)剡x取電路板的大小，尺寸過大會因元器件之間的連線過長，導(dǎo)致線路的阻抗值增大，抗干擾能力下降;而尺寸過小會導(dǎo)致元器件布置密集，不利于散熱，而且連線過細(xì)過密，容易引起串?dāng)_。所以應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)所需元件情況，選擇合適尺寸的電路板。電路板分為有單面板、雙面板和多層板。電路板層數(shù)的選取取決于電路要實現(xiàn)的功能、噪聲指標(biāo)、信號和網(wǎng)線數(shù)量等。合理的層數(shù)設(shè)置可以減小電路自身的電磁兼容問題。通常的選取原則是：①對于信號頻率為中低頻，元器件較少，布線密度屬于較低或中等時，選用單面板或雙面板;②對于布線密度高、集成度高且元器件較多時采用多層板;③對于信號頻率高、高速集成電路、元器件密集的選4層或?qū)訑?shù)更多的電路板。多層板在設(shè)計時可單獨某一層作為電源層、信號層和接地層。信號回路面積減小，降低差模輻射，為此多層板可以減小電路板的輻射和提高抗干擾能力。2.電路板元器件的布局在確定PCB尺寸后，應(yīng)先確定特殊元件的位置，根據(jù)電路的功能單元，分塊的對電路的全部元件進行布局。數(shù)字電路單元、模擬電路單元和電源電路單元應(yīng)分開，高頻電路單元和低頻電路單元也應(yīng)分開。常用電路板的布局原則如下。1）確定特殊元件位置的原則：①發(fā)熱元件應(yīng)放置在利于散熱的位置，例如PCB的邊緣，并遠(yuǎn)離微處理器芯片;②特殊的高頻元件應(yīng)緊挨著放置，以縮短他們之間的連線;③敏感元件應(yīng)遠(yuǎn)離時鐘發(fā)生器、振蕩器等噪聲源;④電位器、可調(diào)電感器、可變電容器、按鍵開關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)符合整機的結(jié)構(gòu)需求，方便調(diào)節(jié);⑤質(zhì)量較重的元件應(yīng)采用支架固定;⑥EMI濾波器應(yīng)靠近EMI源放置。2）根據(jù)電路功能單元對電路的傘部元器件進行布局的原則：①各功能電路應(yīng)按照之間的信號流向確定相應(yīng)的位置，方便布線；②每個功能電路應(yīng)先確定元件的位置，并圍繞元件放置其他元件，盡量縮短元件之間的連線；③對高頻電路，應(yīng)考慮元件之間的分布參數(shù)；④放置于電路板邊上的元件，應(yīng)離電路板邊緣不小于2mm；⑤DC/DC變換器、開關(guān)管和整流器應(yīng)盡量靠近變壓器放置，以減小對外的輻射；⑥調(diào)壓元件和濾波電容器應(yīng)靠近整流二極管放置。3）電源與地的布線原則PCB的電源與地的布線是否合理是整個電路板減小電磁干擾的關(guān)鍵所在。電源線和地線的設(shè)計是PCB中不可忽視的問題，往往也是難度的一項設(shè)計，設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則。1）電源與地的布線技巧PCB上的布線是有阻抗、容抗和感抗等分布參數(shù)的特性。為了減小PCB布線的分布參數(shù)對高速電子系統(tǒng)的影響，對電源與地的布線原則為：①增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_；②電源線和地線應(yīng)平行走線，以使分布電容達(dá)到；③根據(jù)承載電流的大小，盡量加粗電源線和地線的寬度，減小環(huán)路電阻，同時使電源線和地線在各功能電路中的走向和信號的傳輸方向一致，這樣有助于提高抗干擾能力；④電源和地應(yīng)直接走線在各自的上方，從而減小感抗和使回路面積，盡量使地線走在電源線下面；⑤地線越粗越好，一般地線的寬度不小于3mm；⑥將地線構(gòu)成閉環(huán)路以縮小地線上的電位差值，提高抗干擾能力；⑦在多層板布線設(shè)計時，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可以減少接地阻抗，同時又起到屏蔽作用。2）各功能電路的接地技巧PCB各功能電路的接地方式分為單點接地和多點接地。單點接地根據(jù)連接形式分為單點串聯(lián)接地和單點并聯(lián)接地兩種方式，如圖3和圖4所示。單點串聯(lián)接地由于各接地導(dǎo)線長度不同，各電路接地阻抗不同，電磁兼容性能降低，常用于保護接地。單點并聯(lián)接地各電路有獨自的接地線，因此相互之間的干擾小，但可能延長接地線，增大接地阻抗，常用于信號接地、模擬接地、電源接地。多點接地是指各電路都有一個接地點，如圖5所示。多點接地常用于高頻電路，具有接地線短，接地阻抗值較小，減少高頻信號的干擾。為了減少接地帶來的干擾，接地也要滿足一定的要求：①接地線盡可能要短，接地面要大；②避免產(chǎn)生不必要的接地回路，減小公共接地的干擾電壓；③接地原則是對于不同信號采取不同接地方式，不能把所有接地采取同一接地點；④在設(shè)計多層PCB時，要把電源層和接地層盡可能放置在相鄰的層中，以便電路中形成層問的電容，減小電磁干擾；⑤盡量避免強電和弱電信號，數(shù)字和模擬信號共地。降低噪聲與電磁干擾的24個竅門（1）能用低速芯片就不用高速的，高速芯片用在關(guān)鍵地方。（2）可用串一個電阻的辦法，降低控制電路上下沿跳變速率。（3）盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼。（4）使用滿足系統(tǒng)要求的頻率時鐘。（5）時鐘產(chǎn)生器盡量近到用該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地。（6）用地線將時鐘區(qū)圈起來，時鐘線盡量短。（7）I/O驅(qū)動電路盡量近印刷板邊，讓其盡快離開印刷板。對進入印制板的信號要加濾波，從高噪聲區(qū)來的信號也要加濾波，同時用串終端電阻的辦法，減小信號反射。（8）MCD無用端要接高，或接地，或定義成輸出端，集成電路上該接電源地的端都要接，不要懸空。（9）閑置不用的門電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端。（10）印制板盡量，使用45折線而不用90折線布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。（11）印制板按頻率和電流開關(guān)特性分區(qū)，噪聲元件與非噪聲元件要距離再遠(yuǎn)一些。（12）單面板和雙面板用單點接電源和單點接地、電源線、地線盡量粗，經(jīng)濟是能承受的話用多層板以減小電源，地的容生電感。（13）時鐘、總線、片選信號要遠(yuǎn)離I/O線和接插件。（14）模擬電壓輸入線、參考電壓端要盡量遠(yuǎn)離數(shù)字電路信號線，特別是時鐘。（15）對A/D類器件，數(shù)字部分與模擬部分寧可統(tǒng)一下也不要交叉。（16）時鐘線垂直于I/O線比平行I/O線干擾小，時鐘元件引腳遠(yuǎn)離I/O電纜。（17）元件引腳盡量短，去耦電容引腳盡量短。（18）關(guān)鍵的線要盡量粗，并在兩邊加上保護地。高速線要短要直。（19）對噪聲敏感的線不要與大電流，高速開關(guān)線平行。（20）石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線。