|  | 
 
| 
x
EDA365欢迎您登录!您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册  * B& @! K* |$ }电磁干扰(EMI)历来是让PCB设计工程师们头疼的一个问题,它威胁着电子设备的安全性、可靠性和稳定性。因此,我们在设计PCB时,需要遵循一定的原则,使电路板的电磁干扰控制在一定的范围内,达到设计要求和标准,提高电路的整体性能。
 4 q0 W9 i) |6 F' |! E+ p4 d; G1 q3 i% _, P
 
  1 e! ?/ U9 k9 M% F& b* n" G 3 Z- u# V. F6 u. z  H9 _, A  E* o
 电磁干扰(EMI)
 - X3 k# S, P+ @/ Q
 6 v0 P. f( D6 A- ?9 _电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中,高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源,能****电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。0 |* t4 C* ^. Z2 O
 " s8 E6 `" Y; E- L! r: q% E
 解决EMI问题的6个技巧) K- M) j3 f8 Q# i1 y
 # Q* A. }) X$ J; E1 S* K% b$ h3 U
 为了抑制电磁干扰,可采取如下措施:
 " f1 K" N; U6 B$ n5 C9 K6 j- P7 X8 P- T
 1. 将PCB接地8 [" T& w+ m1 L4 h, _
 
 4 U, Z3 R8 q* Z4 a降低EMI的一个重要途径是设计PCB接地层。第一步是使PCB电路板总面积内的接地面积尽可能大,这样可以减少****、串扰和噪声。将每个元器件连接到接地点或接地层时必须特别小心,如果不这样做,就不能充分利用可靠的接地层的中和效果。
 # m. I* w8 ~8 R  ?2 f9 x
 9 d) Z, r, p0 [$ U- ]4 Q一个特别复杂的PCB设计有几个稳定的电压。理想情况下,每个参考电压都有自己对应的接地层。但是,如果接地层太多会增加PCB的制造成本,使价格过高。折衷的办法是在三到五个不同的位置分别使用接地层,每一个接地层可包含多个接地部分。这样不仅控制了电路板的制造成本,同时也降低了EMI和EMC。
 * a( ~$ L( X! w' [/ C. I) Q1 V8 {
 
  % g  U; m3 `9 \& O+ W; l& ~ 
 * }$ \' @6 y9 Z+ [' m* }9 L! m; G& W+ [2 l% E$ u! w
 2. 电源与地合理布线7 o. q! ^' ^3 h6 ]- e7 n$ ~$ }
 
 1 x' U5 `! [1 `7 {' P6 ^PCB电源与地的布线是否合理是整个电路板减小电磁干扰的关键所在。电源线和地线的设计是PCB中不可忽视的问题,往往也是难度最大的一项设计,设计时应遵循以下原则:/ Z, q& J1 H8 `8 g
 
 7 {! k! [" e; W9 L5 T" Ca.增大走线的间距以减少电容耦合的串扰;
 # P4 c8 f+ f' ^( I% W+ \
 . i0 r. B$ P& Z5 E* B& Bb.电源线和地线应平行走线,以使分布电容达到最佳;7 y7 i+ X" e9 E, S9 ^' G
 0 ~  a4 f8 v: c/ f
 c.根据承载电流的大小,尽量加粗电源线和地线的宽度,减小环路电阻,同时使电源线和地线在各功能电路中的走向和信号的传输方向一致,这样有助于提高抗干扰能力;4 K- x  V" _% @4 n& l3 ^) f
 5 b# k$ S0 ~0 [* o
 d.电源和地应直接走线在各自的上方,从而减小感抗和使回路面积最小,尽量使地线走在电源线下面;
 / G% n5 o* @0 i3 F) m
 4 F; I9 `3 Y: L) p3 ~1 \4 Ze.地线越粗越好,一般地线的宽度不小于3mm;; k8 t5 ~, ~( q- _
 0 a4 c! ]" A8 V; O* L7 D
 f.将地线构成闭环路以缩小地线上的电位差值,提高抗干扰能力;
 ! V7 Z" d8 H( X9 D
 ) Z7 Z: E5 P/ _2 I, r  b, J0 M6 vg.在多层板布线设计时,可将其中一层作为“全地平面”,这样可以减少接地阻抗,同时又起到屏蔽作用。; c# m/ h' G) ^
 3 _" S5 l1 @# Z% a9 L# @, C) Q
 3. 滤波, y3 _. \% P- n2 l
 
 ; D( r5 u% j8 z; w; b9 x5 ]8 \在电源线上和在信号线上都可以采取滤波来减小EMI,方法有三种:去耦电容、EMI滤波器、磁性元件。EMI滤波器如下图所示。
 # l" S: Y/ G8 x6 P7 L2 @+ R$ N% N. f, v& S+ T
 
  . N( t: M6 k) j- k8 x. B ( H3 B; f9 v; o; Q$ w4 I
 
 / W, w) C' f$ C" A& ^▲滤波器的类型
 9 J" G4 h" K8 ?- M
 . m1 h2 v1 T( \4. 减小环路6 b+ h6 e# y, \; n& L
 
 5 e- ?2 i. \( S8 u每个环路都相当于一个天线,因此我们需要尽量减小环路的数量,环路的面积以及环路的天线效应。确保信号在任意的两点上只有唯一的一条回路路径,避免人为环路,尽量使用电源层。
 9 Q) d" V. f6 D" _- |9 n4 R! Z' {( k/ F9 }* H
 5. 避免90°角( T8 X1 j- W' `$ p' r
 ; H7 S9 b& d& d* X1 f
 为降低EMI,应避免走线、过孔及其它元器件形成90°角,因为直角会产生辐射。在该角处电容会增加,特性阻抗也会发生变化,导致反射,继而引起EMI。 要避免90°角,走线应至少以两个45°角布线到拐角处。5 I9 R6 t5 J# e7 `9 ^. W
 
 $ f% V7 a% i/ L6 i5 H9 ]: F1 B1 ~6. 电缆和物理屏蔽
 ; F: V0 Y5 Y+ @1 m, T% L0 [6 Y) {- E; t! k2 t6 S# S% ^3 D  Z
 承载数字电路和模拟电流的电缆会产生寄生电容和电感,引起很多EMC相关问题。如果使用双绞线电缆,则会保持较低的耦合水平,消除产生的磁场。对于高频信号,必须使用屏蔽电缆,其正面和背面均接地,消除EMI干扰。
 b: N. O0 A& L6 }9 {
 7 |: f4 }8 E9 u9 O1 `3 ^7 H物理屏蔽是用金属封装包住整个或部分系统,防止EMI进入PCB电路。这种屏蔽就像是封闭的接地导电容器,可减小天线环路尺寸并吸收EMI。
 . J8 r. m1 T* _5 F# ^. q! f  g
 | 
 |