PCB科技 - PCB電路中的電磁相容設計

傳輸速率 高速PCB 設計和佈線系統正在穩步加快, 但它也帶來了一定的抗干擾漏洞. 這是因為資訊傳輸的頻率越高, 新增的訊號靈敏度, 他們的能量越來越弱. 此時, 佈線系統更容易受到干擾. 干擾無處不在. 電纜和設備會干擾其他組件或受到其他干擾源的嚴重干擾, 例如：電腦荧幕, 行动电话, 電動機, 無線電廣播設備, 資料傳輸和電力電纜, 等. 此外, 潜在竊聽者, 網絡犯罪, 駭客越來越多，因為他們對UTP電纜資訊傳輸的攔截將造成巨大的破壞和損失.

EMC設計 PCB電路

接地設計：

一旦發生靜電放電，應允許其儘快繞過地面，而不是直接侵入內部電路。 例如，如果內部電路被金屬主機殼遮罩，主機殼應良好接地，接地電阻應盡可能小，以便放電電流可以從主機殼的外層流入地面，同時， 周圍物體放電引起的干擾可引至地面，而不影響內部電路。 對於金屬底盤，底盤中的電路通常通過輸入/輸出電纜、電源線等接地。當底盤上發生靜電放電時，底盤的電位升高，內部電路接地，電位保持在接地電位附近。 此時，底盤和電路之間存在較大的電位差。 這將導致底盤和電路之間產生二次電弧。 導致電路損壞。 通過新增電路和外殼之間的距離，可以避免發生二次電弧。 當電路和外殼之間的距離無法新增時，可以在外殼和電路之間添加接地金屬擋板以封锁電弧。 如果電路連接到主機殼，則只能通過一個點連接。 防止電流流過電路。 電路板與主機殼的連接點應位於電纜入口。 對於塑膠外殼，外殼接地沒有問題。

電纜設計：

正確設計的電纜保護系統可能是提高系統ESD不敏感性的關鍵。 作為大多數系統中最大的“天線”，輸入/輸出電纜特別容易受到靜電放電干擾引起的大電壓或電流的影響。 另一方面，如果電纜遮罩層連接到主機殼接地，則電纜還為ESD干擾提供低阻抗路徑。 ESD干擾能量可以通過該通道從系統接地回路釋放，囙此可以間接避免傳導耦合。 為了减少靜電放電干擾輻射對電纜的耦合，應减少線路長度和回路面積，抑制共模耦合，並使用金屬遮罩。 對於輸入/輸出電纜，可以使用遮罩電纜、共模扼流圈、過壓箝比特電路和電纜旁路濾波器。 在電纜的兩端，電纜遮罩層必須連接到外殼遮罩層。 在互連電纜上安裝共模扼流圈可以使靜電放電引起的共模電壓降在扼流圈上，而不是在另一端的電路上。 用遮罩電纜連接兩個機櫃時，應通過電纜的遮罩層將兩個機櫃連接在一起，使兩個機櫃之間的電位差盡可能小。 在這裡，主機殼和電纜遮罩層之間的重疊非常重要。 強烈建議在電纜兩端的主機殼和電纜遮罩層之間搭接360°。

鍵盤和面板：

鍵盤和控制台的設計必須確保放電電流可以直接流向地面，而不通過敏感電路。 對於絕緣鍵盤，應在鍵和電路之間安裝放電保護器（如金屬支架），為放電電流提供放電路徑。 放電保護器應直接連接到主機殼或機架，而不是電路接地。 當然，使用較大的旋鈕（新增操作員和內部接線之間的距離）可以直接防止靜電放電。 鍵盤和控制台的設計應使放電電流直接到達地面，而不通過敏感電路。 使用絕緣軸和大旋鈕可以防止向控制鍵或電位計放電。 如今，更多的電子產品面板使用薄膜按鈕和薄膜顯示視窗。 由於薄膜由耐高壓絕緣材料製成，可有效防止靜電放電通過按鈕和顯示視窗進入內部電路造成干擾。 此外，現在大多數鍵盤鍵都有由耐高壓絕緣膜製成的襯墊，可以有效防止靜電放電干擾。

電路設計：

設備未使用的輸入端子不允許處於斷開或浮動狀態，但應直接或通過適當的電阻連接到接地或電源端子。 一般來說，與外部設備連接的介面電路需要添加保護電路，其中還包括電源線，這往往被硬體設計所忽略。 以微機為例，佈置保護電路應考慮的環節有：串列通信介面、並行通信介面、鍵盤介面、顯示介面等。

電路中必須使用濾波器（並聯電容器或一系列電感或兩者的組合），以防止電磁干擾耦合到設備。 如果輸入為高阻抗，並聯電容器濾波器最有效，因為其低阻抗將有效繞過高輸入阻抗。 並聯電容器離輸入越近越好。 如果輸入阻抗較低，則一系列鐵氧體可以提供最佳濾波器，並且這些鐵氧體也應盡可能接近輸入。

加强內部電路的保護措施。 對於可能受到直接傳導靜電放電干擾的埠，可以將串聯或並聯二極體的電阻器連接到輸入/輸出介面的正極和負極電源端子。 MOS管的輸入端串聯100kΩ電阻器，輸出端串聯1kΩ電阻器以限制放電電流。 TTL管的輸入端串聯一個22-100Ω電阻器，輸出端串聯一個22-47Ω電阻器。 類比管的輸入端與100Î100kÎ）串聯，並添加一個並聯二極體將放電電流分流到電源的正極或負極，類比管的輸出端與100Î）電阻串聯。 在輸入/輸出信號線上安裝電容器可以將介面電纜上感應的靜電放電電流轉移到主機殼，避免流入電路。 但這個電容器也會將底盤上的電流分流到訊號線。 為了避免這種情況，可以在旁路電容器和電路板之間安裝鐵氧體磁珠，以新增電路板路徑的阻抗。 應注意的是，電容器的耐受電壓必須滿足要求。 靜電放電的電壓可以高達數千伏。 使用瞬態保護二極體也可以有效防止靜電放電，但應注意，儘管瞬態干擾的電壓受到二極體的限制，但高頻干擾分量並沒有减少。 通常，應將高頻旁路電容器與瞬態保護二極體並聯，以抑制高頻干擾。 在電路設計和電路板佈線方面，應使用門電路和選通脈衝。 只有當靜電放電和選通同時發生時，這種輸入方法才會造成損壞。 脈衝邊緣觸發輸入法對靜電放電引起的瞬態非常敏感，不應使用。

PCB設計:

良好的PCB設計可以有效减少ESD干擾對產品的影響。 這也是電磁相容設計中ESD設計的一個重要部分。 你可以從課程的這一部分獲得詳細的指導。 在對成品實施電磁相容性對策時，很難重新設計PCB（改進成本太高），囙此我將不在這裡介紹。