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剖析减小电磁干扰的PCB设计原则

2018年01月18日 16:47 次阅读

电磁兼容性设计与具体电路有着密切的关系,为了进行电磁兼容性设计,设计者需要将辐射(从产品中泄漏的射频能量)减到最小,并增强其对辐射(进入产品中的能量)的易感性和抗干扰能力。而对于低频时常见的传导耦合,高频时常见的辐射耦合,切断其耦合途径是在设计时务必应该给予充分重视的。

PCB的设计原则

由于电路板集成度和信号频率随着电子技术的发展越来越高,不可避免的要带来电磁干扰,所以在设计PCB时应遵循以下原则,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。

1.电路板的选取

PCB设计的首要任务是要适当地选取电路板的大小,尺寸过大会因元器件之间的连线过长,导致线路的阻抗值增大,抗干扰能力下降;而尺寸过小会导致元器件布置密集,不利于散热,而且连线过细过密,容易引起串扰。所以应根据系统所需元件情况,选择合适尺寸的电路板。

剖析减小电磁干扰的PCB设计原则

电路板分为有单面板、双面板和多层板。电路板层数的选取取决于电路要实现的功能、噪声指标、信号和网线数量等。合理的层数设置可以减小电路自身的电磁兼容问题。通常的选取原则是:①对于信号频率为中低频,元器件较少,布线密度属于较低或中等时,选用单面板或双面板;②对于布线密度高、集成度高且元器件较多时采用多层板;③对于信号频率高、高速集成电路、元器件密集的选4层或层数更多的电路板。多层板在设计时可单独某一层作为电源层、信号层和接地层。信号回路面积减小,降低差模辐射,为此多层板可以减小电路板的辐射和提高抗干扰能力。

2. 电路板元器件的布局

在确定PCB尺寸后,应先确定特殊元件的位置,最后根据电路的功能单元,分块的对电路的全部元件进行布局。数字电路单元、模拟电路单元和电源电路单元应分开,高频电路单元和低频电路单元也应分开。常用电路板的布局原则如下。

1.确定特殊元件位置的原则:①发热元件应放置在利于散热的位置,例如PCB的边缘,并远离微处理器芯片;②特殊的高频元件应紧挨着放置,以缩短他们之间的连线;③敏感元件应远离时钟发生器、振荡器等噪声源;④电位器、可调电感器、可变电容器、按键开关等可调元件的布局应符合整机的结构需求,方便调节;⑤质量较重的元件应采用支架固定;⑥EMI滤波器应靠近EMI源放置。

剖析减小电磁干扰的PCB设计原则

2.根据电路功能单元对电路的伞部元器件进行布局的原则:①各功能电路应按照之间的信号流向确定相应的位置,方便布线;②每个功能电路应先确定核心元件的位置,并围绕核心元件放置其他元件,尽量缩短元件之间的连线;③对高频电路,应考虑元件之间的分布参数;④放置于电路板边上的元件,应离电路板边缘不小于2mm。⑤DC/DC变换器、开关管和整流器应尽量靠近变压器放置,以减小对外的辐射;⑥调压元件和滤波电容器应靠近整流二极管放置。

3. 电源与地的布线原则

PCB的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。

1.电源与地的布线技巧

PCB上的布线是有阻抗、容抗和感抗等分布参数的特性。为了减小PCB布线的分布参数对高速电子系统的影响,对电源与地的布线原则为:①增大走线的间距以减少电容耦合的串扰;②电源线和地线应平行走线,以使分布电容达到最佳;③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;⑤地线越粗越好,一般地线的宽度不小于3mm;⑥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;⑦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。

剖析减小电磁干扰的PCB设计原则

2.各功能电路的接地技巧

PCB各功能电路的接地方式分为单点接地和多点接地。单点接地根据连接形式分为单点串联接地和单点并联接地两种方式,如图3和图4所示。单点串联接地由于各接地导线长度不同,各电路接地阻抗不同,电磁兼容性能降低,常用于保护接地。单点并联接地各电路有独自的接地线,因此相互之间的干扰小,但可能延长接地线,增大接地阻抗,常用于信号接地、模拟接地、电源接地。多点接地是指各电路都有一个接地点,如图5所示。多点接地常用于高频电路,具有接地线短,接地阻抗值较小,减少高频信号的干扰。

为了减少接地带来的干扰,接地也要满足一定的要求:①接地线尽可能要短,接地面要大;②避免产生不必要的接地回路,减小公共接地的干扰电压;③接地原则是对于不同信号采取不同接地方式,不能把所有接地采取同一接地点;④在设计多层PCB时,要把电源层和接地层尽可能放置在相邻的层中,以便电路中形成层问的电容,减小电磁干扰;⑤尽量避免强电和弱电信号,数字和模拟信号共地。

剖析减小电磁干扰的PCB设计原则

降低噪声与电磁干扰的24个窍门

(1) 能用低速芯片就不用高速的,高速芯片用在关键地方。

(2) 可用串一个电阻的办法,降低控制电路上下沿跳变速率。

(3) 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼。

(4) 使用满足系统要求的最低频率时钟。

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射频/微波PCB设计详情

如今的电子产品已经不再像上世纪 70 年代的电视和电冰箱一样,消费者每隔十年才更新换代一次。现在几乎...

发表于 2018-03-17 11:47 586次阅读
射频/微波PCB设计详情

PCB阻焊工序常见的品质问题及改善措施

阻焊是印刷在PCB表面的一层油墨,它既起到绝缘作用,又起到保护铜面的作用,更起到美观漂亮的作用,它就...

发表于 2018-03-17 11:11 615次阅读
PCB阻焊工序常见的品质问题及改善措施

封装/PCB系统设计需要进行热分析

如今越来越多的封装/ PCB系统设计需要进行热分析。功耗是封装/ PCB系统设计中的关键问题,需要仔...

发表于 2018-03-17 11:08 661次阅读
封装/PCB系统设计需要进行热分析

由田收购晶彩科股份_进一步跨入半导体领域

PCB及LCD自动光学检测设备大厂由田2018年前二月公告营收达2.50亿元(新台币,下同),较去...

发表于 2018-03-17 09:58 201次阅读
由田收购晶彩科股份_进一步跨入半导体领域

如何处理PCB设计过程中共阻抗及抑制问题?

共阻干扰是由PCB上大量的地线造成。

发表于 2018-03-16 16:46 628次阅读
如何处理PCB设计过程中共阻抗及抑制问题?

10条EMC设计建议

地平面的设计。低感抗的地回路是PCB设计过程中抑制EMC问题的最有效方法。扩大地平面区域,降低地回路...

发表于 2018-03-16 14:06 571次阅读
10条EMC设计建议

覆铜板是下游PCB的核心材料,也是PCB原材料成...

覆铜板是下游PCB的核心材料,占PCB原材料成本最高,约为35%,而覆铜板的原材料中,铜箔占30%~...

发表于 2018-03-16 11:48 1746次阅读
覆铜板是下游PCB的核心材料,也是PCB原材料成...

电子元器件的支撑体PCB基材成分及特性

PCB,中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电...

发表于 2018-03-16 11:30 647次阅读
电子元器件的支撑体PCB基材成分及特性

一个关于LPUART输出异常问题分享

使用STM32L496的Nucleo板的LPUART 做打印输出时,电脑端始终没法出现任何信息。 ...

发表于 2018-03-16 10:12 470次阅读
一个关于LPUART输出异常问题分享

埋容PCB的概念与设计

一.埋容概念 使用特殊材料制作成的电容,并将其放入PCB的内层。 (FaradFlex埋...

发表于 2018-03-16 09:32 589次阅读
埋容PCB的概念与设计

PCB抄板步骤和反抄板对策详解

PCB抄板的技术实现过程简单来说,就是先将要抄板的电路板进行扫描,记录详细的元器件位置,然后将元器件...

发表于 2018-03-16 08:39 4933次阅读
PCB抄板步骤和反抄板对策详解

PCB焊接质量的因素及画PCB图时的建议

焊接厂本身无法逾越的环节就是PCB画图的环节。由于做电路设计的人往往不焊电路板从而无法获得直接的焊接...

发表于 2018-03-16 08:35 514次阅读
PCB焊接质量的因素及画PCB图时的建议

RF和混合信号PCB布局最佳指南(专家应用笔记)

摘要: 摘要:本应用笔记提供关于射频(RF)印刷电路板(PCB)设计和布局的指导及建议,包括关于混合...

发表于 2018-03-15 18:15 1950次阅读
RF和混合信号PCB布局最佳指南(专家应用笔记)

PCB布线与设计制造的10条黄金法则

本文以下内容介绍了电子设计工程师在使用设计软件进行PCB布局设计及制造时应牢记并践行的十条最有效的设...

发表于 2018-03-15 14:53 427次阅读
PCB布线与设计制造的10条黄金法则

PCB的生产制造过程涉及到多种物理或化学工艺,污...

PCB同仁都知道,由于PCB的生产制造过程涉及到多种物理或化学工艺,生产工艺较为复杂,会产生废水、废...

发表于 2018-03-15 14:51 829次阅读
PCB的生产制造过程涉及到多种物理或化学工艺,污...

锂电池重要材料铜箔的制造以及技术发展趋势

覆铜箔层压板及印制线路板用铜箔:CCL及PCB是铜箔应用最广泛的领域。PCB目前已经成为绝大多数电子...

发表于 2018-03-15 11:21 1327次阅读
锂电池重要材料铜箔的制造以及技术发展趋势

PCB高频板板材选用及生产加工方法

高频板是指电磁频率较高的特种线路板

发表于 2018-03-15 10:51 525次阅读
PCB高频板板材选用及生产加工方法

可有效应对硬件电磁干扰的几种方法

对于新手来说,在单片机的电路设计中可能不会很注意电路设计中电磁干扰对设计本身的输入输出的影响,但是对...

发表于 2018-03-15 10:31 3446次阅读
可有效应对硬件电磁干扰的几种方法

PCB生产工艺流程,你知道吗?

开料目的:根据工程资料MI的要求,在符合要求的大张板材上,裁切成小块生产板件.符合客户要求的小块板料

发表于 2018-03-15 09:11 572次阅读
PCB生产工艺流程,你知道吗?

高频PCB电路设计常见的66个问题

避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉...

发表于 2018-03-15 08:39 367次阅读
高频PCB电路设计常见的66个问题

高频电路的设计技巧及注意事项的66个必知问题

着电子技术快速发展,以及无线通信技术在各领域的广泛应用,高频、高速、高密度已逐步成为现代电子产品的显...

发表于 2018-03-14 16:28 1725次阅读
高频电路的设计技巧及注意事项的66个必知问题

开关电源EMC过不了?PCB画板工程师有不可推卸...

说起开关电源的难点问题,PCB布板问题不算很大难点,但若是要布出一个精良PCB板一定是开关电源的难点...

发表于 2018-03-14 12:03 3872次阅读
开关电源EMC过不了?PCB画板工程师有不可推卸...

PCB行业并购风再度刮起,由田进一步跨入半导体领...

PCB及LCD自动光学检测设备大厂由田公告,公开收购晶彩科技普通股条件已充分,而本次公开收购至201...

发表于 2018-03-14 08:50 1092次阅读
PCB行业并购风再度刮起,由田进一步跨入半导体领...

展望国内PCB行业未来发展趋势,行业集中度提升是...

随着中国人口红利的消失以及PCB产业的日臻成熟,人工、水电和环境的费用将不断提高,东南亚国家也因此通...

发表于 2018-03-13 14:37 692次阅读
展望国内PCB行业未来发展趋势,行业集中度提升是...