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PCB设计的EMC有哪些注意事项

2020年07月09日 15:24 次阅读

  一、前言

  随着对高速电路需求的不断增加,PCB设计变得越来越具有挑战性。对于PCB上的设计,工程师必须考虑影响电路的几个方面,如功耗,PCB尺寸,环境噪声和EMC。以下将介绍硬件工程师如何解决EMC相关问题的方式方法。

  二、模拟电路

  携带模拟信号的布线应远离高速或开关信号,并且必须始终保持接地信号。应始终使用低通滤波器来消除与周围模拟走线耦合的高频噪声。此外,重要的是不要共用模拟和数字子系统的地平面。

  三、去耦电容

  电源上的任何噪声都会影响正在运行的器件的功能。通常,耦合在电源上的噪声具有高频特性,因此需要旁路电容或去耦电容来滤除该噪声。去耦电容可以为电源平面上的高频电流提供低阻抗路径。电流流向地平面GND的路径会形成一个接地回路,也就是会形成环形回路面积。通过在IC电源的附近放置一个去耦电容,并且尽可能靠近IC电源端放置,可以减小环形回路面积。减少环形回路面积可以减少辐射发射的能量,并可能减少潜在的辐射发射源。

  

  同时需要注意的是,在一定频率范围内,虽然随着频率的增加,理想电容的电抗接近于零。但是,市场上没有绝对的理想电容。此外,电容的引线和IC封装的引脚也会增加寄生电感,所以最好使用具有低ESL(等效串联电感)的电容来改善去耦效果。

  四、电缆

  大多数与EMC相关的问题都是由电缆传输数字信号引起的,这些信号线可以作用为辐射天线,从而向外辐射发射。使用双绞线电缆有助于消除感应磁场带来的共模干扰。当使用带状电缆时(比如排线),必须提供多个接地回路。对于高频信号,必须使用屏蔽电缆,屏蔽层在电缆的起始端和末端都要接地。

  五、串扰

  串扰可以存在于PCB上的任何两条布线之间,并且可以产生互感和寄生电容。在数字系统中,由互感引起的串扰通常大于由寄生电容引起的串扰。可以通过增加两条布线之间的间距或通过减小与地平面的距离(比如多层板的层叠顺序)来减少互感。

  

  六、屏蔽

  屏蔽不是电气解决方案,而是降低EMI的机械方法。金属屏蔽(导电铜箔或磁性材料)用于防止EMI从系统中辐射出来。根据需求,可以使用金属屏蔽罩覆盖整个系统或其中一个部分。金属屏蔽罩就像一个连接到地面的封闭的电容器,它通过吸收和反射一部分辐射来有效地减小环形天线的尺寸。同时,这种屏蔽还可以减弱辐射的Eenergy从而避免EMI影响到另一个区域而充当两个空间区域之间的金属隔离。

  随着EMC需求的增大,对EMC的整改措施和手段也提出了更高的要求。希望这篇文章能给各位看官在EMC整改设计方面带来一定的助力和借鉴。

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