隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,電子產(chǎn)品在功能,類別和結(jié)構(gòu)方面變得越來越復(fù)雜,朝著多層方向和高密度方向推動(dòng)PCB設(shè)計(jì),因此,必須對(duì)PCB設(shè)計(jì)的EMC(電磁兼容性)給予很多關(guān)注,因?yàn)镻CB的EMC設(shè)計(jì)不僅可以確保板上所有電路的正常和穩(wěn)定工作,因此它們不會(huì)相互干擾,而是相互干擾。
還有效地減少了輻射傳輸和PCB的傳導(dǎo)發(fā)射,以阻止電路受到外部輻射和傳導(dǎo)的干擾,干擾是EMC重要的敵人,這篇文章會(huì)幫你解決電磁兼容問題。
PCB電磁干擾可分為三類:
1)布局干擾是指由于PCB上不適當(dāng)?shù)脑胖枚鸬母蓴_。
2)堆疊干擾是指由不科學(xué)的設(shè)置引起的噪聲干擾。
3)路由干擾是指PCB信號(hào)線,電源線和接地線之間距離設(shè)置不當(dāng),線寬或不科學(xué)的PCB布線方法造成的干擾。
在PCB干擾分類方面,可以從布局規(guī)則,堆疊策略和布線規(guī)則的角度分別采取一些抑制措施,減少甚至消除PCB干擾的影響,以確保與EMC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。
基于分類的PCB干擾相應(yīng)抑制措施:
1、布局干擾的抑制措施
停止布局干擾的特權(quán)在于合理的PCB布局,應(yīng)符合以下六條規(guī)則:
a、每個(gè)功能模塊的電路位置應(yīng)根據(jù)信號(hào)電流位置合理設(shè)定,其流向應(yīng)保持盡可能相同。
b、模塊電路中的核心部件應(yīng)設(shè)置在中心位置,并且應(yīng)盡可能縮短元件之間的引線,特別是高頻元件。
c、熱敏元件和芯片之間的集成應(yīng)遠(yuǎn)離加熱元件。
d、連接器位置應(yīng)根據(jù)板上的元件位置確定。連接器應(yīng)放置在PCB的一側(cè),以阻止電纜從兩側(cè)引出,并減少共模(CM)電流輻射。
e、I / O驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊密靠近連接器,以阻止板上I / O信號(hào)的長距離路由。
f、熱敏元件不能彼此靠得太近,輸入和輸出元件也應(yīng)遠(yuǎn)離它們。
2、抑制堆疊干擾的措施
首先,PCB設(shè)計(jì)信息應(yīng)該通過考慮的綜合元素來控制,包括信號(hào)線密度,功率和接地分類,以確定功率和確保實(shí)現(xiàn)電路功能的層數(shù),堆疊策略的質(zhì)量基本上與地平面或電源平面的瞬態(tài)電壓以及電源和信號(hào)的電磁屏蔽相關(guān)。
根據(jù)實(shí)際的堆疊設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),堆疊設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下規(guī)則:
1)地平面和電源平面應(yīng)相互鄰近,它們之間的距離應(yīng)盡可能小。
2)信號(hào)平面應(yīng)緊密靠近地平面或電源平面。單層或多層都可以。
在單層或雙層PCB設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)電源線和信號(hào)線,為了減小電流的回路面積,接地線和電源線應(yīng)緊密相互靠近,并保持相互平行。對(duì)于單層PCB,應(yīng)在重要信號(hào)線的兩側(cè)設(shè)置保護(hù)接地線。一方面,它旨在縮小信號(hào)的環(huán)路面積。另一方面,可以避免信號(hào)線之間的串?dāng)_。
對(duì)于雙層PCB,也可以設(shè)置保護(hù)接地線,或者在重要信號(hào)的圖像平面上實(shí)現(xiàn)大面積接地。盡管PCB制造和裝配調(diào)試簡單方便,但直接模擬復(fù)雜的PCB(如數(shù)字電路和數(shù)字模擬電路)是不可接受的,因?yàn)檩椛鋾?huì)隨著沒有參考平面的環(huán)路面積的增加而增加。
如果成本足夠,建議使用多層PCB,在多層PCB設(shè)計(jì)過程中必須遵循三條規(guī)則:
1)對(duì)于重要的信號(hào)線,例如具有強(qiáng)輻射的總線或時(shí)鐘線以及具有高靈敏度的線路,應(yīng)在兩個(gè)接地平面之間或緊靠接地平面的信號(hào)平面上實(shí)現(xiàn)布線,這有利于信號(hào)環(huán)路區(qū)域收縮,輻射強(qiáng)度降低和抗干擾強(qiáng)化。
2)應(yīng)確保邊緣輻射得到有效控制。與相鄰的接地層相比,電源面應(yīng)在內(nèi)部減小5至20H(H表示電介質(zhì)厚度)。
3)如果底層和頂層之間存在高頻信號(hào)線,則應(yīng)將它們布置在頂層和地平面之間,以防止高頻信號(hào)線輻射到空間。
3、路由干擾的抑制措施為了禁止干擾,在路由方面必須遵守以下規(guī)則:
1)輸出端子和輸入端子的引線應(yīng)避免長距離并聯(lián)。通過增加接地線或增加線之間的距離可以減少并聯(lián)串?dāng)_。
2)路由寬度永遠(yuǎn)不會(huì)突然改變。角應(yīng)為弧形或天使度為135°。
3)隨著環(huán)路面積,電流和信號(hào)頻率的增加(減?。?,載流環(huán)路的外部輻射增加(減少),因此當(dāng)電流流過時(shí)必須減小引線環(huán)路面積。
4)應(yīng)增加引線長度,同時(shí)增加寬度,以降低引線的阻抗。
5)為了大限度地降低相鄰線路之間的噪聲耦合和串?dāng)_,請(qǐng)?jiān)诰€路之間進(jìn)行隔離處理,以確保布線隔離。
6)應(yīng)設(shè)置分流隔離鍵信號(hào),并通過保護(hù)電路保護(hù)鍵信號(hào)。
此外,當(dāng)路由信號(hào)線,電源線和接地線時(shí),請(qǐng)遵循路由規(guī)則,根據(jù)自身的特點(diǎn)和功能:
a、公共接地線應(yīng)布置在PCB邊緣,網(wǎng)狀或環(huán)形; 接地線應(yīng)盡可能厚,并應(yīng)涂上更多的銅箔,以加強(qiáng)屏蔽效果; 模擬接地應(yīng)采用數(shù)字接地隔離,單點(diǎn)并聯(lián)應(yīng)應(yīng)用于模擬地的低頻接地。多點(diǎn)串聯(lián)應(yīng)適用于高頻地。在實(shí)際路由中,串聯(lián)連接可以與并聯(lián)連接組合。
b、應(yīng)盡可能增加電源線的寬度,并應(yīng)減小回路電阻,以確保接地線和電源線的方向與數(shù)據(jù)傳輸方向之間的同步。對(duì)于多層PCB,應(yīng)減少電源線與地平面或電源平面之間的距離。應(yīng)該獨(dú)立地為每個(gè)功能單元供電,并且由公共電源供電的電路應(yīng)該彼此接近并且相互兼容。
C、信號(hào)線應(yīng)盡可能短,以確保減少干擾信號(hào)耦合路徑,時(shí)鐘信號(hào)線和敏感信號(hào)線應(yīng)首先布線,然后是高速信號(hào)線,后是無關(guān)緊要的信號(hào)線。如果信號(hào)線彼此不兼容,則應(yīng)實(shí)施隔離處理以停止產(chǎn)生耦合干擾,關(guān)鍵信號(hào)路由不能超過由焊盤和通孔過孔引起的分離區(qū)域或甚至參考平面空間。否則,信號(hào)回路區(qū)域?qū)⒃黾?,同時(shí),為了禁止邊緣輻射,鍵信號(hào)線和參考平面之間的距離不能小于3H(H指的是鍵信號(hào)線和參考平面之間的高度)。
我們唯一要擔(dān)心的是害怕不成功,對(duì)于電子工程師來說,在PCB設(shè)計(jì)過程中,干擾總是讓你煩惱。但是,只要我們知道干擾源自何處并采取有效措施,絕對(duì)會(huì)在完全實(shí)現(xiàn)PCB性能的情況下降低干擾。
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