電路設計 - PCB電路設計和EMC設備選擇

1 PCB電路設計 and EMC device selection

在新的設計和開發專案開始時，正確選擇有源和無源元件以及完善的PCB電路設計科技將有助於以最低成本獲得EMC認證，减少因遮罩和濾波而新增的產品成本。 體積和重量。 這些科技還可以提高數位信號的完整性和類比信號的信噪比，並且可以减少至少一次硬體和軟件的重用。 這也將有助於新產品滿足其功能科技要求，並儘快進入PCB市場。 這些EMC科技應被視為公司競爭優勢的一部分，並幫助公司獲得最大的商業利益。

1.1數位設備和EMC電路設計

1.1.1裝置的選擇

大多數數位積體電路製造商至少可以生產一系列輻射較低的設備，並且他們還可以生產幾種抗靜電放電的輸入/輸出晶片。 一些製造商提供具有良好EMC效能的超大規模集成電路（一些EMC微處理器優於普通產品，輻射低於40dB）； 大多數數位電路使用方波訊號進行同步，這將產生高次諧波分量，如圖1所示。 時鐘頻率越高，邊緣越陡，頻率和諧波發射能力越高。 囙此，在滿足產品技術指標的前提下，儘量選擇低速時鐘。 當可以使用HC時，切勿使用AC。 當CMOS4000可以時，不要使用HC。 選擇具有高集成度和EMC特性的集成電路，例如：

*電源和接地引脚閉合

*多個電源和接地引脚

*低輸出電壓波動

*可控開關速率

*與傳輸線匹配的輸入/輸出電路

*差分訊號傳輸

*低地面反射

*抗靜電放電和其他干擾現象

*輸入電容小

*輸出級的驅動能力不超過實際應用的要求

*電源的低瞬態電流（有時稱為穿透電流）

這些參數的最大值和最小值應由製造商逐一規定. 不同製造商生產的型號和名額相同的設備 PCB製造商 可能具有顯著不同的EMC特性. 這對於確保連續生產的產品具有穩定的電磁相容性合規性非常重要.

1.1.2 IC支架不適用

IC插座對EMC非常不利。 建議將表面貼裝晶片直接焊接在PCB上。 引線越短、體積越小的集成電路晶片越好。 BGA和類似的晶片封裝集成電路是現時的最佳選擇。 安裝在插座上的可程式設計只讀存儲器（PROM）的發射和靈敏度特性（更糟糕的是，插座本身有電池）通常會影響其他良好設計。 囙此，應使用直接焊接到電路板上的表面貼裝可程式設計記憶體。

帶有ZIF插座的主機板和安裝在處理器上的彈簧散熱器（可以輕鬆陞級）需要額外的過濾和遮罩。 即使如此，選擇內部導線最短的表面安裝ZIF插座也是有益的。

1.1.3電路科技

*對輸入和關鍵點使用電平檢測（非邊緣檢測）

*使用可能的最慢和最平滑前沿速率的數位信號（不超過失真極限）

*在PCB範本上，它允許控制訊號邊緣速度或頻寬（例如，在驅動端使用軟鐵氧體磁珠或串聯電阻器）

*减小負載電容，使靠近輸出端的開路集電極驅動器易於上拉，並且電阻值盡可能大

*處理器散熱器通過導熱資料與晶片隔離，處理器在多個射頻點接地。

*電源的高品質射頻旁路（去耦）在每個電源引脚上都很重要。

*高品質的功率監測電路需要能够抵抗功率中斷、跌落、浪湧和瞬態干擾

*需要高品質的看門狗

*切勿在看門狗或電源監控電路上使用可程式設計設備

*電源監控電路和看門狗還需要適當的電路和軟體技術，使其適應最意外的情况，這取決於產品的關鍵狀態

*當邏輯訊號邊緣的上升/下降時間短於PCB軌跡中的訊號傳輸時間時，應使用傳輸線科技：

A、經驗：訊號每毫米軌跡長度傳輸一次往返的時間等於36皮秒

B、為了獲得最佳的EMC特性，將傳輸線科技用於遠短於

一些數位積體電路產生高電平輻射, 它們配套的小金屬盒通常焊接在 PCB接地 實現遮罩效果的導線. PCB上的遮罩成本低, 但它不適用於需要散熱和良好通風的設備.

時鐘電路通常是最重要的發射源，其PCB軌跡是最關鍵的點。 元件的佈局必須確保時鐘軌跡最短，同時確保時鐘線位於PCB的一側，但不穿過過孔。 當時鐘必須通過一條長路徑才能到達多個負載時，可以在負載旁邊安裝時鐘緩衝器，以便長軌道（導線）中的電流小得多。 在這裡，相對失真並不重要。 長軌跡中的時鐘邊緣應盡可能平滑，甚至是正弦波，然後由負載旁邊的時鐘緩衝器成形。

1.1.4擴頻時鐘

所謂的“擴頻時鐘”是一種可以降低輻射測量值的新技術，但它並不能真正降低暫態發射功率。 囙此，它仍然可能對一些快速反應設備造成相同的干擾。 該科技將時鐘頻率調製1%-2%，從而擴展諧波分量，從而降低CISPR16或FCC發射測試中的峰值。 量測的减排取決於測試接收器的頻寬和積分時間常數，囙此這有點推測性，但該科技已被FCC接受，並在美國和歐洲廣泛使用。

1.2模擬器件和PCB電路設計

1.2.1選擇類比設備

從EMC的角度選擇類比設備不如選擇數位設備那麼簡單。 雖然也希望發射、轉換率、電壓波動和輸出驅動能力應盡可能小，但對於大多數有源模擬器件，抗噪性非常重要。 由於各種因素，很難確定明確的EMC訂購功能。

來自不同製造商的相同型號和名額的運算放大器可能具有顯著不同的EMC效能，囙此確保後續產品性能參數的一致性非常重要。 敏感類比設備製造商在EMC或PCB電路設計上提供信噪比處理科技或PCB佈局，這表明他們關心用戶的需求，這有助於用戶在購買時權衡利弊。

1.2.2“防止解調問題

大多數類比設備的抗擾度問題是由射頻解調引起的。 運算放大器的每個引脚都對射頻干擾非常敏感，而射頻干擾與使用的迴響電路無關。 所有電晶體都對射頻有解調作用，但類比電路中的問題更為嚴重。 即使是低速運算放大器也可以解調手機頻率及以上的訊號。