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[问答] 如何做好PCB中EMC设计方案
189 PCB EMC
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  有关PCB中EMC设计方案的难题,应该是众多电子器件硬件工程师的一大烦扰之处。例如:PCB层叠时要怎样考虑到EMC?不一样叠加层数的木板在设计方案EMC的情况下,必须考虑到的物品是不是一样?充分考虑大伙儿对相近的难题都有疑问,那里网编今日就梳理了这篇有关怎样搞好PCB中EMC设计方案內容,期待对大家有一定的协助。
  一、元器件的合理布局
  在PCB设计的全过程中,从EMC视角,最先要考虑到三个关键要素:键入/輸出脚位的数量,元器件相对密度和功率。
  一个好用的标准是块状元器件所占总面积为基片的20%,每平方英寸失配输出功率不超2W。
  在元器件布局层面,正常情况下应将互相相关的元器件尽可能挨近,将大数字电路仿真模拟电路及电源电路各自置放,将高频率电路与高频电路分离。
  易造成噪音的元器件、小电流量电路、大电流量电路等应尽可能杜绝逻辑性电路。对钟表电路和高频率电路等关键干扰和放射性物质应独立分配,杜绝比较敏感电路,输出集成ic要坐落于贴近混和电路封裝的I/O出入口。
  高频率电子器件尽量减少联线,以降低遍布主要参数和相互之间的电磁感应干扰,易受干扰电子器件不可以互相离得太近,输出尽可能杜绝。震荡器尽量挨近应用时钟芯片的部位,并杜绝信号插口和高电平信号集成ic。
  电子器件要与基片的一边平行面或竖直,尽量使电子器件平行面排序,那样不但会减少电子器件中间的遍布主要参数,也合乎混和电路的生产制造加工工艺,便于生产制造。
  在混和电路基片上电源和接地装置的引出来焊层应对称性布局,最好是匀称地遍布很多电源和接地装置的I/O联接。裸集成ic的贴装区联接到最负的电位差平面图。
  在采用双层混和电路时,电路板的虚梁分配伴随着实际电路更改,但一般具备下列特点:
  (1)电源和地质构造分派在里层,可视作屏蔽掉层,能够非常好地抑止电路板上具有的共模RF干扰,减少高频率电源的遍布特性阻抗。
  (2)板内电源平面图和地平面图尽可能互相相邻,一般地平面图在电源平面图之中,那样能够运用虚梁电容器做为电源的光滑电容器,另外接地平面对电源平面图遍布的辐射源电流量具有屏蔽掉功效。
  (3)走线层应尽可能分配与电源或地平面图邻近以造成通量对消功效。
  二、PCB布线
  在电路设计方案中,通常只重视提升走线相对密度,或追求完美合理布局匀称,忽略了路线合理布局对防止干扰的危害,使很多的信号辐射源到室内空间产生干扰,将会会造成大量的电磁兼容测试难题。
  因而,优良的走线是决策设计方案取得成功的重要。
  1、地线的合理布局
  地线不但是电路工作中的电位差机床坐标系,可以做为信号的低特性阻抗控制回路。
  地线上较普遍的干扰就是说地环路电流量造成的地环路干扰,处理好这一类干扰难题,就相当于解决了绝大多数的电磁兼容测试难题。
  地线上的噪声关键对大数字电路的地电平导致危害,而大数字电路輸出高电平时,对地线的噪音更加比较敏感。
  地线上的干扰不但将会造成电路的错误操作,还会继续导致传输和辐射源发送。因而,减少这种干扰的重中之重就取决于尽量地减少地线的特性阻抗(针对大数字电路,减少地线电感器至关重要)。
  地线的合理布局要留意以下内容:
  (1)依据不一样的电源工作电压,大数字电路和仿真模拟电路各自设定地线。
  (2)公共性地线尽量字体加粗。在选用双层厚膜加工工艺时,可专业设定地线面,那样有利于减少环路总面积,另外也减少了接纳无线天线的高效率。而且可做为信号线的屏蔽掉体。
  (3)应防止梳状地线,这类构造使信号流回环路挺大,会提升辐射源和敏感性,而且集成ic中间的公共性特性阻抗也将会导致电路的操作失误。
  (4)板上配有好几个集成ic时,地线上面出現很大的电势差,应把地线设计方案成封闭式环路,提升电路的噪声容限。
  (5)另外具备仿真模拟和大数字作用的电路板,仿真模拟地和大数字地一般是分离出来的,只在电源处联接。
  2、电源电路的合理布局
  一般而言,除立即由电磁波辐射造成的干扰外,经过电源线造成的电磁感应干扰更为普遍。因而电源线的合理布局也很重要,一般应遵循下列标准。
  (电源解决)
  (1)电源线尽量挨近地线以减少供电系统环路总面积,差模辐射源小,有利于减少电路交扰。不一样电源的供电系统环路不必互相重合。
  (2)选用双层加工工艺时,仿真模拟电源和大数字电源分离,防止互相干扰。不必把大数字电源与仿真模拟电源重合置放,不然马上会造成合电容,毁坏分离度。
  (3)电源平面图与地平面图可选用彻底介质隔离,頻率和速率很高时,应取用低导热系数的物质料浆。电源平面图应挨近接地平面,并分配在接地平面之中,对电源平面图遍布的辐射源电流量具有屏蔽掉功效。
  (4)集成ic的电源脚位和地线脚位中间应开展去耦。去耦电容选用0.01uF的内置式电容器,应接近集成ic安裝,使去耦电容的控制回路总面积尽量减少。
  (5)采用贴片式集成ic时,尽可能采用电源脚位与地脚位靠得较近的集成ic,能够进一步减少去耦电容的供电系统控制回路总面积,有益于保持电磁兼容测试。
  3、信号线的解决
  在应用单面塑料薄膜加工工艺时,一个简单可用的方式是先布好地线,随后将重要信号,如髙速钟表信号或比较敏感电路挨近他们的地控制回路布局,最终对其他电路走线。
  信号线的布局最好是依据信号的流入次序分配,使电路板上的信号迈向顺畅。
  假如要把EMI减到最少,就要信号线尽可能挨近与它组成的流回信号线,使控制回路总面积尽量小,以防产生辐射源干扰。
  高电平信号安全通道不可以挨近低电平信号安全通道和无滤波器的电源线,对噪音比较敏感的走线不必与大电流量、髙速电源开关线平行面。假如将会,把全部重要布线都布局成带状线。不兼容的信号线(大数字与仿真模拟、髙速与低速档、大电流量与小电流量、高电压与低压等)应互相杜绝,不必平行面布线。
  信号间的串扰对邻近平行面布线的长短和布线间隔极为比较敏感,因此尽可能使髙速信号线与其他平行面信号线间隔放大且平行面长短变小。
  导带的电感器两者之间长短和长短的多数正比,两者之间总宽的多数反比。
  因而,导带要尽量短,同一元器件的三条详细地址线应手机电线尽量维持长短一致,做为电路输出的输电线尽量减少邻近平行面,最好是在中间加接地线,可合理抑止串扰。低速档信号的走线相对密度能够相对性大些,髙速信号的走线相对密度应尽可能小。
  (邻近层尽可能分开平行面组线)
  在双层厚膜加工工艺中,除开遵循单面走线的标准外还应留意:
  尽可能设计方案独立的地线面,信号层分配与地质构造邻近。不可以应用时,务必在高频率或比较敏感电路的相邻设定一根地线。
  遍布在不一样层上的信号线迈向应互相竖直,那样能够降低线间的静电场和电磁场藕合干扰;同一层上的信号线维持一定间隔,最好用相对地线控制回路防护,降低线间信号串扰。
  每一条髙速信号线要限定在同一层上。信号线不必离基片边沿太近,不然会造成特点特性阻抗转变,并且非常容易造成边沿场,提升向外的辐射源。
  4、钟表电路解决
  钟表电路在大数字电路中占据关键影响力,另外也是造成电磁波辐射的关键来源于。
  一个具备2ns上升沿的钟表信号辐射源动能的频带达到160MHz。因而设计方案好钟表电路是确保做到全部电路电磁兼容测试的重要。
  (钟表电路)
  有关钟表电路的合理布局,有下列常见问题:
  (1)不必选用菊花链构造传输钟表信号,而应选用星形构造,即全部的钟表负荷立即与钟表输出功率控制器相连接。
  (2)全部联接有源晶振键入/輸出端导带尽可能短,以降低噪音干扰及接触电阻对有源晶振的危害。
  (3)有源晶振电容器地线应应用尽可能宽而短的导带联接至元器件上;离有源晶振近期的大数字地脚位,应尽量避免过孔。
  三、加工工艺和构件的选择
  混和集成化电路有三种生产制造加工工艺可提供选择,单面塑料薄膜、双层厚膜和双层共烧厚膜。
  塑料薄膜加工工艺可以生产制造密度高的混和电路需要的小规格、低输出功率和高电流强度的电子器件,具备高品质、平稳、靠谱和灵便的特性,合适于髙速高频率和高封裝相对密度的电路中,但只有做单面走线且成本费较高。
  双层厚膜加工工艺可以以较低的成本费生产制造双层互联电路,从电磁兼容测试的视角而言,双层走线能够减少pcb线路板的电磁波辐射并提升pcb线路板的抗干扰工作能力。
  由于能够设定专业的电源层和地质构造,使信号与地线中间的间距仅为虚梁间距。那样,板上全部信号的控制回路总面积就可以降至最少,进而合理减少差模辐射源。
  在其中双层共烧厚膜加工工艺具备大量的优势,是现阶段无源集成化的主流产品技术性。它能够保持更双层的走线,便于内埋电子器件,提升拼装相对密度,具备优良的高频率特点和高速传输特点。
  除此之外,与塑料薄膜技术性具备优良的兼容模式,二者融合可保持高些拼装相对密度和更强特性的混和双层电路。
  混和电路中的有源器件一般采用裸集成ic,沒有裸集成ic时可采用相对的封裝好的集成ic,为获得最好是的EMC特点,尽可能采用表贴式集成ic。
  挑选集成ic时在考虑商品性能指标的前提条件下,尽可能采用低速档钟表。在HC可用时决不应用AC,CMOS4000可以就无需HC。电容器应具备低的等效电路串联电阻,那样能够防止对信号导致大的衰减系数。
  混和电路的封裝可选用可伐金属材料的基座和壳盖,平行面缝焊,具备非常好的屏蔽掉功效。
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2020-7-1 14:45:11   评论 分享淘帖 邀请回答

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