--------- PCB板電磁兼容的重要性 ---------
產品滿足電磁兼容(EMC)要求,PCB設計應遵循哪些規范?
在做產品的過程中可能都遇到過這樣的事情,明明用的是屏蔽機箱,為何電磁兼容實驗卻過不了。這又是什么原因呢?
很明顯產品在設計時,只注重機箱的EMC設計,而忽略了PCB板的EMC設計。可能大家都有接觸過一些設備,外殼縫隙和開孔很大,卻通過了EMC測試,有點匪夷所思。由此可見PCB板卡的EMC設計,才是產品EMC設計的核心。
PCB·EMC設計是影響產品EMC測試中最重要的一環。
--------- PCB板的EMC設計原則 ---------
下面分享一些EMC設計經驗給大家:
產品電磁兼容性的設計原則,就是一定要在新產品研發階段就進行EMC設計,否則有可能亡羊補牢的機會都沒有。EMC設計是產品開發的重要一環,他可以使效率可以大幅提升,使研發費用最大限度節省。
經驗告訴我們,在功能設計的同時進行EMC 設計,到樣板、樣機完成則通過EMC測試,是最省時間和最有經濟效益的。
--PCB板EMC設計要點之一:元器件的選擇--
?。?)主要部件,集成電路的選型應主要考慮,減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力,盡量選用本身發射小的芯片,工作速率低的器件,多地線腳的芯片(芯片實質就是集成度較高的電路模塊,封裝時多裝地線腳,可以減小高速差模電流環面積S,相應地減小芯片的發射);
?。?) 避免使用大功率、高損耗器件,它們往往是大的輻射源,保證所選器件不工作在非線性區,以免產生諧波分量成為干擾源。
(3)電路設計除考慮減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力外,還應考慮電源電路防外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化等;
?。?)電路設計或方案應不使數字信號波形產生過沖,應使無用的諧波振蕩幅度最小,使無用的高次諧波成分最少,避免引發強烈的電磁干擾;
?。?)對集總參數電路,增加阻尼、減小Q值,防止振蕩。
--PCB板EMC設計要點之二:布線的設計--
(1)盡量減小所有的高速信號及時鐘信號線構成的環路面積,連接線要盡可能短,并使信號線緊鄰地回路;
?。?)使用小型化器件和多層線路板,多層印制板可緊縮布線空間,高頻特性好,容易實現EMC;
?。?)印制板層數選擇考慮關鍵信號的屏蔽和隔離要求,先確定所需信號層數,然后考慮成本的前提下,增加地平面和電源層是PCB EMC設計最好的措施之一;
?。?)印制板分層原理與布置印刷電路、布置排線的原理一樣,元件面下面為地平面,關鍵電源平面與其對應的地平面相鄰,相鄰層的關鍵信號不跨區,所有的信號層特別是高速信號、時鐘信號與地平面相鄰,盡量避免兩信號層相鄰;
?。?)個別電源層、地層不能作為一個連續的平面時,采用多網孔連接形成地格蜂窩網,有效減小電流環路面積,減小公共阻抗R,加大信號與地層分布電容;
?。?)線路板布線設計時順序考慮:電源和地/時鐘線/信號線,布線應該短、直、粗、勻,不要直角和突變, 應有“之”字形,用圓角代替尖銳走線,盡可能加寬電源和地的布線,電源和地層的分割,盡量符合微帶線和帶狀線要求;
(7)走線盡可能遠離騷擾源,布線考慮鐵氧體材料的使用,預留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減。
--PCB板EMC要點之三:接地設計--
?。?)高速信號線路及內部線纜的EMC設計;PCB的EMC設計中也提到供電與接地、高速信號線路的EMC設計,
?。?)芯片間使用低阻抗地連接(地平面),不同芯片供電腳間阻抗盡量小,芯片供電腳(意思是離芯片供電 腳很近的供電線上)與地間接高頻旁路電容,供電布線預留磁珠和貼片濾波器的位置,以備按需加減;
(3)布線、I/O排線的核心原則就是減小電流環面積S,布置排線的原理與印制板分層原理一樣,關鍵電源線與其對應的地線相鄰,所有的信號層特別是高速信號、時鐘信號線與地線相鄰,盡量避免兩信號線相鄰;
?。?)為避免接地線長度過長(接近λ/4),可采用多點就近接地,接地線高頻阻抗要?。?/p>
?。?)減小電纜的天線效應及減小偶極子天線效應,跨線、I/O排線采用屏蔽性能好的線纜,內導線采用多股雙絞線,使空間場互抵,屏蔽層可作為回線;
?。?)機內采用屏蔽線防止感應噪聲;
?。?)波器的輸入輸出線應拉開距離,忌并行走線,以免影響濾波效果;
?。?)I/O接口注意高速電路阻抗匹配,減小、消除反射;
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