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淺談PCB板的電磁兼容設計

2014-03-10 來源:互聯網 字號:
(1)慎重選用器件。使用CMOS低速器件一般不會出現輻射問題,對于高頻電路因考慮選用適宜的LSI,它不僅能縮小組建的面積而且內部面積小可減少電路輻射,輻射電平相對較低。

(2)PCB布局在器件布置方面與其他邏輯電路一樣,應把相互有關的器件盡量放的靠近一些,這樣會獲得較好的抗噪聲效果。大量的實踐表明,采用合理的器件排列方式,可以有效的降低印制電路板升溫,從而使器件和設備的故障明顯的下降。

(3)印制板大小要適中,過大的印制板線條長,阻抗增加,不僅抗噪聲能力下降,成本也高;過小,則散熱不好,同時易受到臨近線條的干擾;電路板的最佳性能為矩形。長寬的比例為4:3或者3:2最佳。

(二)、PCB布局軸線對EMC的影響

走線:低頻時=導線;高頻時=電感
走線寬度變化:走線電阻正比于1/w;走線電感正比于1/w
走線電容:兩導線間產生的電場取決于:幾何尺寸兼具PCB材質(e和r)

(1)在電子設備中,接地是控制干擾的重要方法。如果能將接地和屏蔽正確結合起來使用,可解決大部分干擾問題。電子設備中接地線結構大致有系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和仿真地等。

(2)妥善布置導線。高速信號要用短線,信號線和信號回路所形成的環路面積要最小;主要信號線最好匯集在板的中央;時鐘發生電路力求在靠近中央的部位;兩條信號線切忌平行,應采取垂直交叉或者拉開兩線之間的距離,也可以在兩平行的信號線間增設一條底線,這樣可以信號線間的串擾。

(三)、抑制電源線和地線阻抗英氣的震蕩

(1)當印制電路板上有較多的集成電路器件時,可采用在各個集成器件的電源線和地點間分別介入旁路電容,以縮短開關電流的流通途徑;或吧電源線和地線設計成格子狀,可顯著縮短線路的環路,降低線路阻抗減少干擾。

(2)印制電路板上有很多集成電路組件,尤其遇到耗電多的組件時,因受接地線粗細的限制,會在地結上產生很大的電位差,引起抗干擾噪聲能力的下降,若將接地結構成環路,則會縮小點位差值,提高電子設備的抗噪聲能力。故設計只有數字電路組成的印制電路板的地線系統時,將接地線做成死循環路。

(3)采用正確的布線策略。為了抑制印制板導線之間的串擾,在設計布線時應盡量避免長距離的平行走線,盡可能拉開線與線之間的距離,信號線與地線及電源線盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線之間設置一根接地的印制線,可以有效地抑制串擾。

(4)抑制反射干擾與終端匹配。為了抑制出現在印制線終端的反射干擾,除了特殊需要之外,應盡可能縮短印制線的長度和采用慢速電路。必要時可加終端匹配。

(5)保護與分流線路。在時鐘電路中,局部去耦電容對于減少沿著電源干線的噪聲傳播有著非常重要的作用。但是時鐘線同樣需要保護以免受其他電磁干擾源的干擾,否則,受擾時鐘信號將在電路的其他地方引起問題。設置分流和保護線路是對關鍵信號進行隔離和保護的非常有效的方法。PCB內的分流或者保護線路是沿著關鍵信號的線路兩邊布放隔離保護線。保護線路不僅隔離了由其他信號線上產生的耦合磁通,而且也將關鍵信號從與其他信號線的耦合中隔離開來。分流線路和保護線路之間的不同之處在于分流線路不必兩端端接(與地連接),但是保護線路的兩端都必須連接到地。為了進一步的減少耦合,多層PCB中的保護線路可以每隔一段就加上到地的通路。

(四):避免印制導線產生的電磁輻射

(1)抑制反射干擾為了抑制出現在印制線終端的反射干擾,除了特殊需要之外,應盡可能縮短印制線的長度和采用慢速電路。必要時可加終端匹配。根據經驗,對一般速度較快的TTL電路,其印制線條長于10cm以上時就應采用終端匹配措施。匹配電阻的阻值應根據集成電路的輸出驅動電流及吸收電流的最大值來決定。

(2)屏蔽這是用來隔離空間輻射的,對噪聲特別大的部件,如開關電源,用金屬盒罩起來,可以減少噪聲源對墊片及系統的干擾。對特別怕干擾的模擬電路,如高敏度的弱信號放大電路也可以屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。

(五)、局部屏蔽

對于印制線路板上的強輻射電路或高度敏感電路需要采取局部屏蔽,具體要求:穿過屏蔽界面的導線數量最少;所有穿過屏蔽界面的導線都要濾波。

六、結束語

我在做數電模電實驗過程中,經常遇到信號干擾問題,以后的單片機等課程我們會陸續用到Protel軟件做PCB板,電磁干擾問題會更多,所以電磁兼容設計尤為重要。要是我們在PCB設計中能遵守本文所羅列的設計規則,就可以解決大部分的電磁兼容問題,再通過少量的外圍瞬態抑制器件和濾波電路及適當的外殼屏蔽和正確的接地,就可以完成一個滿足電磁兼容要求的產品。

七、致謝

首先感謝老師孜孜不倦的教導,提供給我們這次鍛煉寫論文的機會,讓我們對論文要求有了很好的認識,對畢業論文是很大的幫助;其次感謝西北大學圖書館數據庫提供大量豐富的資料,幫我完滿完成這次期中論文。

八、參考文獻

[1]郭銀景、呂文紅、唐富華、楊陽,《電磁兼容原理及應用教程》,清華大學出版社,2004年4月第一版
[2]何為、楊帆、姚德貴,《電磁兼容原理及應用》,北京交通大學出版社,清華大學出版社,2009年3月第一版
[3]顧海洲、馬雙武,《PCB電磁兼容技術:設計實踐》,清華大學出版社,2004年1月第一版
[4]郭輝萍、劉學觀,《電磁場與電磁波》,西安電子科技大學出版社,2004年6月

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