PCB科技 - 减少電磁干擾的PCB設計原則

電磁相容性設計與特定電路密切相關. 為了進行電磁相容性設計, 這個 designer needs to minimize 這個 radiation (radio frequency energy leaking from the product) 和 enhance its resistance to the radiation (energy entering the product). 敏感性和抗干擾能力. 對於低頻公共傳導耦合和高頻公共輻射耦合, 設計時必須充分注意切斷耦合路徑.

PCB設計 principles

As the 電路板隨著電子技術的發展，0集成度和訊號頻率越來越高, 不可避免地會帶來電磁干擾, 囙此，在設計PCB以控制 電路板 在一定範圍內, 滿足設計要求和標準, 提高電路的整體效能.

1.、電路板的選擇

的主要任務 PCB設計 正確選擇 電路板. 如果尺寸太大, 部件之間的接線過長, 這將新增電路的阻抗，降低抗干擾能力； 而且尺寸會導致組件太小. 密集佈局不利於散熱, 線路太細太密集, 很容易引起串擾. 因此, the 電路板 應根據系統所需的組件選擇適當的尺寸.

電路板

電路板分為單面, 雙面和 多層板. 選擇 電路板 取決於電路要實現的功能, 雜訊指數, 訊號和網絡電纜的數量, 等. 合理的層設定可以减少電路本身的電磁相容性問題.

通常的選擇原則是：

1、當訊號頻率為中低頻時，元件較少，佈線密度低或中等時，可選擇單面或雙面；

2.、採用多層板，佈線密度高，集成度高，元件多；

3 對於高頻, 高速集成電路, and 高速集成電路, 選擇4.層或更多層 電路板s. 設計時 多層板, 單層可用作電源層, a訊號層, 和地面層. 訊號回路面積减小, 降低了差模輻射. 出於這個原因, the 多層板 可以减少 電路板 提高抗干擾能力.

2、電路板元件佈置

確定PCB尺寸後，應首先確定特殊元件的位置，最後根據電路的功能單元將電路的所有元件分塊佈置。 數位電路單元、類比電路單元和電源電路單元應分開，高頻電路單元和低頻電路單元也應分開。 常用電路板的佈局原則如下。

1、確定特殊部件位置的原則：

1、加熱元件應放置在有利於散熱的位置，如PCB邊緣，並遠離微處理器晶片；

2、特殊高頻元件應靠近放置，以縮短它們之間的連接；

3、敏感元件應遠離時鐘發生器、振盪器等雜訊源；

4、電位器、可調電感器、可變電容器、按鍵開關等可調部件的佈置應滿足整機結構要求，便於調整；

5、較重的部件應採用支架固定；

EMI濾波器應靠近EMI源。

電路板組件佈局

2、根據電路功能單元佈置電路傘形元件的原則：

1、各功能電路應根據它們之間的訊號流確定相應的位置，以便於接線；

2、各功能電路應首先確定核心部件的位置，並將其他部件放置在核心部件周圍，儘量縮短部件之間的連接；

3、對於高頻電路，應考慮元件間的分佈參數；

4、放置在電路板邊緣的元件與電路板邊緣的距離應不小於2mm。

5、DC/DC轉換器、開關管和整流器應盡可能靠近變壓器，以减少外部輻射；

6、調壓元件和濾波電容器應靠近整流二極體。

3、電源與接地的接線原理

電源與PCB接地之間的佈線是否合理，是降低整個電路板電磁干擾的關鍵。 電源線和地線的設計是PCB中一個不容忽視的問題，也是最困難的設計。 設計時應遵循以下原則。

1、電源、接地接線技巧

PCB上的佈線具有分佈參數的特性，如阻抗、電容電抗和電感電抗。 為了减少PCB佈線分佈參數對高速電子系統的影響，電源和接地的佈線原則如下：

1、新增走線間距，减少電容耦合的串擾；

2、電源線和地線應平行佈線，以優化分佈電容；

3、根據載流大小，盡可能加厚電源線和地線的寬度，减小回路電阻，使各功能電路中的電源線和地線方向與訊號傳輸方向一致，有利於提高抗干擾能力；

4、電源和接地應直接在彼此上方佈線，以减少電感並儘量減少回路面積，並儘量使地線位於電源線下方；

5、地線越粗越好，地線寬度一般不小於3mm；

6、地線形成閉環，减小地線上的電位差，提高抗干擾能力；

7、在多層板佈線設計中，其中一層可用作“全接地層”，可以降低接地阻抗，同時起到遮罩作用。

電源和接地佈線技巧

2、各功能回路接地技巧

PCB各功能電路的接地管道分為單點接地和多點接地。 單點接地按連接形式分為單點串聯接地和單點並聯接地，如圖3和圖4所示。 由於接地線長度不同，各回路接地阻抗不同，保護接地常採用單點串聯接地，降低了電磁相容效能。 單點並聯接地。 每個電路都有自己的接地線，囙此相互干擾很小，但可能會延長接地線，新增接地阻抗。 通常用於訊號接地、類比接地和電源接地。 多點接地是指每個電路都有一個接地點，如圖5所示。 高頻電路中常採用多點接地，接地線短，接地阻抗低，以减少高頻訊號的干擾。

為了减少接地引起的干擾，接地還必須滿足一定的要求：

1、接地線應盡可能短，接地面應大；

2、避免不必要的接地回路，降低公共接地的干擾電壓；

3、接地原則是對不同的訊號採用不同的接地管道，不可能對所有接地使用同一個接地點；

4、在設計多層PCB時，儘量將電源層和接地層放置在相鄰的層中，以便在電路中形成層間電容，减少電磁干擾；

5、儘量避免强弱電流訊號，數位和類比信號共用一地。

各功能回路接地技巧

减少譟音和電磁干擾的24個技巧：

（1）可以使用低速晶片代替高速晶片。 在關鍵位置使用高速晶片。

（2）電阻器可以串聯，以降低控制電路上下邊緣的跳變率。

（3）嘗試為繼電器等提供某種形式的阻尼。

（4）使用符合系統要求的最低頻率時鐘。

（5）時鐘發生器盡可能靠近使用時鐘的設備。 石英晶體振盪器的外殼應接地。

（6）用地線封閉時鐘區域，並使時鐘線盡可能短。

（7）輸入/輸出驅動電路應盡可能靠近印製板的邊緣，並讓其儘快離開印製板。 應過濾進入印製板的訊號，也應過濾來自高雜訊區域的訊號。 同時，應使用一系列終端電阻器來减少訊號反射。

（8）MCD的無用端子應連接到高電位，或接地，或定義為輸出端子，並且應連接到集成電路上的電源接地的端子應連接，並且不應保持浮動。

（9）未使用的門電路輸入端子不應保持浮動狀態。 未使用的運算放大器的正極輸入端應接地，負極輸入端應連接到輸出端。

（10）對於印製板，儘量使用45折線而不是90折線，以减少高頻訊號的外部發射和耦合。

（11）印製板根據頻率和電流開關特性進行劃分，雜訊元件和非雜訊元件應相隔較遠。

(12) Use single-point power supply and single-point grounding for single and double panels. 電源線和地線應盡可能厚. 如果經濟實惠, 使用 多層板 减小電源和接地的電容電感.

（13）使時鐘、匯流排和晶片選擇訊號遠離輸入/輸出線和連接器。

（14）類比電壓輸入線和參攷電壓端子應盡可能遠離數位電路訊號線，尤其是時鐘。

（15）對於A／D設備，數位部分和類比部分應該是統一的，而不是交叉的。

（16）垂直於輸入/輸出線的時鐘線的干擾小於平行輸入/輸出線，並且時鐘元件引脚遠離輸入/輸出電纜。

（17）元件引脚應盡可能短，去耦電容器引脚應盡可能短。

（18）鑰匙線應盡可能厚，並在兩側加保護接地。 高速線路應短而直。

（19）對雜訊敏感的線路不應與大電流、高速開關線路平行。

（20）請勿在石英晶體或雜訊敏感設備下佈線。

（21）對於弱訊號電路，不要在低頻電路周圍形成電流回路。

（22）不要在訊號中形成回路。 如果不可避免，請使回路面積盡可能小。

（23）每個集成電路一個去耦電容器。 每個電解電容器必須加一個小型高頻旁路電容器。

（24）用大容量鉭電容器或ju冷卻電容器代替電解電容器對電路中的儲能電容器進行充放電。 使用管狀電容器時，外殼應接地。