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PCB布局对电磁兼容EMC性能的影响

2020年05月17日 10:14 次阅读

  在PCB中接地

  1、公共代码干扰对PCB内部信号的影响

  印刷电路板(PCB)内部印刷线具有相对于参考接地板的寄生参数,当功能信号在PCB内传输时,电路中同一网络中的同一等电位节点不再具有等电位。PCB内部的电流i从源端开始,通过一系列载流子返回信号源,形成信号。更重要的是,我倾向于沿着具有低阻抗的路径流动,因此我通常保持不变的阻抗稳定性。

  图1显示了共模干扰转换为PCB内差模干扰的过程, 指PCB流内的差模电流而我COM是指共模电流,要么从外部PCB开始,并通过参考接地板流入PCB或PCB,并返回到PCB的内部的内部通过参考地开始板。高频我COM有两条路径:是从点甲到点乙内PCB从GND开始; 第二个是从端口S 1开始从A点到B点到PCB内由电容C.接地阻抗Ž AB导致Δ的产生ü AB,所以当正常信号被传递到IC 2,变形将发生的信号和共模干扰被转化成差模干扰,从而产生影响基于亦即式正常信号Ù 2 = û 1 -Δ ü AB。


 PCB布局对电磁兼容EMC性能的影响

  因此,只要我COM进入PCB的内部通过I / O端口或空间辐射,差模滤波器电容在PCB的信号线只能按干扰旁路到GND。该结果的先决条件是GND被认为是信号回流的低阻抗,并且电流总是朝向低阻抗方向流动。

  2、电磁兼容EMC设计实施的关键:PCB中的接地阻抗

  由高频信号产生EMC的原因在于信号参考电平GND不能保持其低阻抗特性。随着参考电平阻抗Z GND的增加,信号传输质量也会降低。为了解决高频干扰的问题,在EMC设计中使用了常用的方法,例如与“接地”紧密连接的滤波器,接地和屏蔽。

  滤波器可视为对地电容,有两种结构,一种是将X电容连接到信号参考地,另一种是通过Y电容或PCB内部的不同接地连接使信号连接到金属壳。屏蔽可以视为PCB地面向太空扩展的结果。滤波器或屏蔽的目的是使高频共模干扰通过低阻抗旁路,以避免流入正常工作信号。同样,除非地面具有低阻抗,否则所有这些方法都不起作用

  我COM根据IC的顺序流1 →IC 2 →IC 1,并且当它流至点P,我COM将流入IC的分支电路1 和c ^ 1 ,通过它从点流到甲到乙。如果A点和B点之间的阻抗,即Z AB,远小于点P和IC 1之间的阻抗。在这一刻,我COM从点P流向A,可以实现IC 1滤波器。当i com流向B点时,将出现B → C和B → Q的分支电路。如果PCB布局没有得到很好的控制,点之间的阻抗乙和Ç,即ž BC,ž BC 》》 Ž C2 + ž Q。Z Q指的是点Q和IC 2之间的阻抗。一世当最初仅用于IC 2的电容在信号入侵干扰中起作用时,com通过C 2向后流回IC 2输入端口。 

 PCB布局对电磁兼容EMC性能的影响

  为了使参考电平具有低阻抗,通常将其设计为表面,一般而言,长宽比小于5的导体在工程领域可视为低阻抗,印刷线的阻抗不是由其长度或厚度决定的。在传统的PCB设计原则中,大量推荐模拟电路单点接地,因此数字电路多点接地和数字模块电路混合接地的PCB布局原则不再适用于处理EMC问题。

  由于必须确保所有信号的所有回流都具有低阻抗的集成接地,因此具有集成接地层的4层或多层板能够满足要求,而低成本单板则不能满足要求,当必须根据成本限制使用双层电路板时,应为PCB内部的信号设计相对集成的接地层。在实际应用中,PCB接地阻抗受其形状和信号线通孔,裂缝和开槽的影响。图3a和3b分别显示了不良和优秀的低阻抗接地平面设计。

  PCB布局对电磁兼容EMC性能的影响

  开槽PCB对地阻抗的影响

  在该图中,所有组件都位于PCB的正面,而接地平面位于PCB的正面,芯片通过正面的印刷线ab连接,cd是背面的印刷线。在外部高频共模干扰的压力下,cd形成的开槽将导致印刷线回流的Z GND增加。Z GND在信号传输过程中波动,导致信号质量低。因此,cd之间的印刷线层可以在PCB布局设计过程中通过孔一遍又一遍地交换,使得Z GND会减少。

  此外,两个具有敏感信号的IC S可以排列在一起,使GND成为一个相对集成的接地平面,以确保信号在信号传输过程中不会受到干扰,注意通孔不能以很大的密度排列,否则会引起地平面裂纹,导致Z GND升级。

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