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硬件工程师解决EMC问题的方式方法

2020年07月09日 16:07 次阅读

  一、接地层设计

  最大化PCB上的接地面积可降低系统中的接地电感,从而降低电磁辐射和串扰。

  1.信号可以使用不同的方法接地。不良的PCB设计是因为连接器件时随机接地,这种设计会产生高接地电感,并导致不可避免的EMC问题。推荐的设计方法是使用完整的接地层,因为它在电流返回时提供最低的阻抗路径。对于多层板的接地层需要专用的PCB层,但对于双层板来说几乎是不可行的。所以,对于双层板的PCB设计,建议设计人员使用接地网格的方式,如图1a所示。接地电感的高低在这种情况下,将取决于网格之间的间距。

  

  2.信号返回系统地的方式也非常重要,因为当信号需要更长的路径时,它会产生一个信号接地环从而形成天线并辐射能量。因此,每个携带电流回流到源端的布线都应该按照最短的路径,必须直接到地平面GND。不建议将它们单点连接到地平面GND,因为单点接地会增加电流环形面积的大小。图1b显示了将器件连接到地平面GND的推荐方法(多点接地)。

  

  使用法拉第笼是另一种减少EMC引起的问题的好方式。法拉第笼子是通过在PCB的整个外围缝合接地(见图1c)。该设计方式可以抑制法拉第笼子内PCB的发射干扰EMI

  

  二、元件隔离

  如模拟,数字,电源部分,低速电路,高速电路等功能模块。每个功能模块应设计在指定区域。对于从一个功能模块流向另一个功能模块的信号,应在功能模块的边界处使用滤波器磁珠和0欧电阻等。

  三、电路板层设计

  如果使用两层以上,则应该使用一个完整的层作为地平面GND。在四层板的情况下,接地层下面的层应该用作电源层(图2a示出了一种这样的布置)。必须注意接地层应始终位于高频信号走线和电源层之间。如果使用双层电路板并且不可能有完整的接地层,则应使用接地网格。如果不使用单独的电源层,则接地走线应与电源走线并行,以保持电源稳定。

  

  四、数字电路处理措施

  在处理数字电路时,必须对时钟信号和其他高速信号进行额外注意。连接这些信号的布线应尽可能短,并与地平面GND相邻,以保持对辐射和串扰的控制。对于这些信号,工程师应该避免在PCB边缘或接口连接器上使用过孔布线。同时,这些信号也必须远离电源平面,因为它们也能够在电源平面上产生噪声。

  在为振荡器布线时,除了地之外,其他布线不应平行或置于振荡器下方。晶体也应尽可能接近相应的芯片。还值得注意的是,返回电流始终遵循最小的阻抗路径。因此,承载回流的接地走线应保持靠近带有相关信号的走线,以保持电流回路尽可能短。携带差分信号的布线应该彼此靠近以最有效地利用磁场消除的优点。

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