高频PCB设计中出现的干扰分析及对策---深联电路板
高频干扰对PCB电磁兼容性影响的分析与PCB优化
摘要高频干扰对 PCB 电磁兼容性影响的分析摘要随着科技的发展,越来越多的电子设备采用高速 PCB(Printed Circuit Board)。
然而,由于 PCB 工作在高频状态,其产生的瞬态脉冲包含有能够发射电磁干扰(EMI)的高频谐波。
这些高频谐波不仅影响 PCB 的电磁兼容(EMC)性能,而且影响整个产品的成本。
所以,电子设备的电磁兼容分析是现代电子工程设计人员进行设计时必须考虑的。
电磁兼容预测把产品的电磁兼容问题解决在产品定型之前,可以节约大量的时间和金钱。
关键词:PCB,高频谐波,电磁兼容高频干扰对 PCB 电磁兼容性影响的分析The EMC analyzing withhigh-frequency interference in PCB DesignAbstractWith the development of science and technology, more and more electron devices begin to use high-speed PCB(Printed Circuit Board). However, impulses in these high-speed PCB will produce high-frequency electromagnetic interference. The inter ference influences not only PCB’s EMC, but also product’s cost. So electronic design engineers now should analyze the PCB for EMC in the period of design.The EMC analyzing solves the EMC problems before the product being made. It will save plenty of time and money.Key words:PCB, high-frequency electromagnetic interference,EMC目录目录第一章绪论 (4)1.1 PCB 设计中电磁兼容分析的目的和意义 (4)1.2国内外研究动态 (4)第二章PCB 中的高频辐射干扰 (5)2.1 PCB 的特点 (5)2.2 场区 (6)第三章辐射的基本原理 (9)3.1 电偶极子的辐射 (9)3.2 磁偶极子的辐射 (10)第四章PCB 中的高频辐射干扰 (12)4.1 差模辐射 (12)4.2 共模辐射 (14)4.3差模与共模辐射的比较 (15)第六章总结 (17)参考文献 (18)高频干扰对 PCB 电磁兼容性影响的分析第一章绪论1.1 PCB 设计中电磁兼容分析的目的和意义随着现代电路信号传输速度的不断增长,目前的 PCB 不再只是简单的电子连接设备,而是具有自己特定组件要求的复杂独立产品,是系统功能赖以实现的支撑体。
如何应对PCB设计中的电磁干扰问题
如何应对PCB设计中的电磁干扰问题在PCB设计中,电磁干扰是一个常见而令人头痛的问题。
它可能导致电路性能的下降、系统崩溃甚至设备损坏。
因此,正确地应对电磁干扰问题至关重要。
本文将探讨几种应对PCB设计中电磁干扰问题的方法和策略。
一、电磁干扰的原因及影响电磁干扰来源于各种电子设备,包括干扰源和受干扰的电路。
产生电磁干扰的原因很多,比如电路中的高频信号、不正确的接地、信号线之间的互相干扰等。
这些干扰会导致电路中的信号失真、噪音增加、系统性能下降等问题。
二、合理布局电路板合理布局电路板是应对电磁干扰问题的重要策略之一。
首先,应尽量缩短信号线的长度,减少信号线之间的耦合。
其次,将高频信号线和低频信号线分开布局,避免相互干扰。
此外,可以采用屏蔽罩来隔离信号线和其他电路元件,减少干扰的传播。
三、地线的设计和布局地线的设计和布局对于降低电磁干扰也非常重要。
首先,要保证地线的连续性,避免地线断裂。
其次,在布局地线时,尽量采用星型连接方式,将各个地线连接到一个共接地点。
这样可以减少接地电流的路径,降低电磁干扰的产生。
同时,应尽量将数字和模拟地线分开布局,以减少它们之间的相互干扰。
四、减少信号线的串扰信号线之间的串扰是电磁干扰的主要来源之一。
为了减少串扰,可以采用以下方法。
首先,选择适当的信号线间距,尽量将它们分开。
其次,可以采用屏蔽罩、地平面等方法进行屏蔽。
另外,还可以使用差分信号线,通过差分信号的抵消作用来减少串扰的影响。
在布局和布线时,注意布线对称和平衡,可以进一步减少串扰。
五、选择合适的滤波器和抑制器在PCB设计中,可以采用滤波器和抑制器来抑制电磁干扰。
滤波器可以用于滤除高频噪声和信号,可以选择合适的滤波器根据具体的需求。
抑制器可以用于抑制电磁辐射和干扰源的信号,采用合适的抑制器可以有效地降低电磁干扰的影响。
六、合理选择敷铜与引入GI设计在PCB设计中,合理选择敷铜和引入地电网隔离设计是有效应对电磁干扰的方法之一。
高频PCB设计中出现的干扰分析及对策_李勇明
高频PCB 设计中出现的干扰分析及对策李勇明,曾孝平(重庆大学,重庆 630044)摘 要:随着频率的提高,将出现与低频PCB 设计所不同的诸多干扰,归纳起来,主要有电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰(E MI )四个方面。
通过分析高频PCB 的各种干扰问题,结合工作中实践,提出了有效的解决方案。
关键词:电磁干扰;电磁兼容性;串扰;耦合中图分类号:TN 41 文献标识码:B 文章编号:1001-3474(2003)01-0013-03Analysis and Solution of Interference in PCB DesignLI Yong -ming ,ZENG Xiao ping(Chongqing University ,C hongqing 630044,China )A bstract :With increasing of fr equency ,there will be many interferenc es which are deferent from low fre -quency PCB design ,four kinds of interferences are mainly power noise ,transfer interfer ence ,coupling ,electro -magnet interfence .Analyze various interferences of high frequency PCB and combine practise ,put for ward effec -tive solutions .Key words :EMI ;E MC ;Series interference ;CouplingDocument Code :B Article ID :1001-3474(2003)01-0013-031 电源噪声高频电路中,电源所带有的噪声对高频信号影响尤为明显。
如何抑制高频PCB板中的电源噪声干扰
如何抑制高频PCB板中的电源噪声干扰系统地分析了现今高频PCB板中的电源噪声干扰的各种表现形式及其成因,通过公式推导,结合工程经验,提出了若干相应的对策,最后归纳了对电源噪声的抑制应遵循的总的原则。
在高频PCB板中,较重要的一类干扰便是电源噪声。
笔者通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析,并结合工程应用,提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面:1)电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中,电源噪声对高频信号影响较大。
因此,首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有阻抗的,因此其不存在噪声。
但是,实际情况下的电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗,最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。
2)共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
在该通道上,Ic的下降会在串联的电流回路中引起共模电压,影响接收部分。
如果磁场占主要地位,在串联地回路中产生的共模电压的值是:式(1)中的ΔB为磁感应强度的变化量,Wb/m2;S为面积,m2。
如果是电磁场,已知它的电场值时,其感应电压为式(2)一般适用于L=150/F以下,F为电磁波频率MHz。
PCB设计中的电路板抗干扰措施研究
PCB设计中的电路板抗干扰措施研究摘要:在PROTEL的PCB产品设计中,一旦电路布置不当,或许会导致各类干涉,从而使得原本合理的设计方案根本无法实施,或者降低整机特性技术指标,甚至于在干涉重大时,集成电路板将根本无法正常工作。
因此,要对抗干扰措施进行分析和研究,并且保证措施的针对性和有效性,进而为更好地满足设计要求提供一定支持。
关键词:PCB设计;电路板;抗干扰PCB是电子设备中不可或缺的一部分,它为集成电路单元和设备实现了有效的连接。
并且随着电子技术的进步,PCB的密度也在不断提高。
PCB的设计对于抵抗外界干扰有着至关重要的作用。
因此,在PCB设计过程中,除了遵守一般的设计准则外,还必须特别注意抗干扰性能的要求。
要通过提出完善的抗干扰措施,提升电路板的运行有效性,为设备的稳定运行奠定良好基础。
一、PCB设计中对于电路板抗干扰的要求和原则随着计算机应用软件的不断改进,印制电路板的应用已经成为整机产品开发的重要组成部分,它不但可以提高生产的可信度和安全,而且还能够极大地提升设计水平,从而为产品的开发创造了更多的可能性。
所以,在进行印刷板图时,为了确保系统中的元电子器件能够准确连接外,还应该充分考虑印制板的抗干扰能力性。
为了确保电磁兼容性,抗干扰能力设计工作应该包含3个内容:首先,抑制噪声源;其次,截断噪声传递路径;最后,降低受影响电气设备的噪声敏感性[1]。
从设计阶段出发,印刷板噪声抑制就应该贯彻于电路原理图工程设计、印制板图设绘、元器件选择、印刷板装配引线等每一个阶段,每一步都应该认真负责,以确保噪声抑制的有效性。
二、PCB设计中的电路板抗干扰措施(一)辐射噪声控制当印制电路板运行时,它会向外放射噪音,这些噪音源包括:信号线通过连接电路传递到机壳,产生谐振,从而产生强大的噪音;信号电缆也会将噪音传播到外部;印制电路板本身也会直接向外放射噪音。
为了减小噪声辐射,应采取以下措施:一,谨慎选择元器件,对已经老化的元件进行准确筛选和清理,并且尽量选择具备较小反馈作用的元件。
如何解决高频PCB板上出现的电源噪声干扰
如何解决高频PCB板上出现的电源噪声干扰电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中,电源噪声对高频信号影响较大。
因此,首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的;共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
在高频PCB板中,较重要的一类干扰便是电源噪声。
通过对高频PCB板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析,并结合工程应用,提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面:1)电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中,电源噪声对高频信号影响较大。
因此,首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
理想情况下的电源是没有阻抗的,因此其不存在噪声。
但是,实际情况下的电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗,最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。
2)电源线耦合。
是指交流或直流电源线受到电磁干扰后,电源线又将这些干扰传输到其他设备的现象。
这是电源噪声间接地对高频电路的干扰。
需要说明的是:电源的噪声并不一定是其本身产生的,也可能是外界干扰感应的噪声,再将此噪声与本身产生的噪声叠加起来(辐射或传导)去干扰其他的电路或者器件。
3)共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来。
PCB电磁干扰
PCB电磁干扰1. 引言PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子设备中一个重要的组成部分,它承载着各种电子元器件,起着连接和传导电子信号的作用。
然而,PCB在工作过程中可能会遇到电磁干扰的问题。
本文将介绍什么是PCB电磁干扰,以及如何识别和减少这种干扰。
2. PCB电磁干扰的定义PCB电磁干扰是指在PCB上发生的电磁辐射或电磁感应的现象,导致电子设备的正常运行受到影响。
这种干扰可能会导致信号失真、噪音增加或甚至设备故障。
3. PCB电磁干扰的来源PCB电磁干扰主要来自以下几个方面:3.1 电源线干扰电源线上的高频电流可能会产生较强的电磁辐射,进而影响PCB上其他电子元件的正常工作。
3.2 时钟信号干扰在PCB上,各个元件的时钟信号可能会相互干扰,导致信号的时序出现问题,从而影响整个设备的工作。
3.3 高速信号线干扰高速信号线上的信号传输速率较高,容易产生较强的电磁辐射,从而干扰周围的信号线或元件。
3.4 地线干扰地线不良连接或电流过大时,会产生较强的电磁辐射,对PCB上其他电子元件产生干扰。
4. 识别PCB电磁干扰的方法为了减少PCB电磁干扰,首先需要能够及时识别干扰存在的问题。
以下是几种常用的识别方法:4.1 电磁干扰测试仪器使用专业的电磁干扰测试仪器,可以测量PCB上的电磁辐射和敏感度,从而判断是否存在电磁干扰问题。
4.2 高频信号观测通过示波器等设备观察高频信号的波形和稳定性,可以发现可能存在的干扰问题。
4.3 故障分析对于出现异常的电子设备,可以通过故障分析的方法,判断是否是由于电磁干扰导致的问题。
5. PCB电磁干扰的减少方法一旦确定存在PCB电磁干扰问题,就需要采取一些措施来减少干扰。
以下是几种常见的减少方法:5.1 路线规划优化合理设计PCB布线,避免产生过长或过密的线路,减少干扰的可能性。
5.2 屏蔽设计对于特别敏感的电子元件,可以采用金属屏蔽罩或屏蔽板进行屏蔽,阻挡外界的干扰信号。
如何消除PCB设计中的干扰
环测威官网:/随着信息技术的不断发展,电子产品在功能,类别和结构方面变得越来越复杂,朝着多层方向和高密度方向推动PCB设计。
因此,必须对PCB设计的EMC(电磁兼容性)给予很多关注,因为PCB的EMC设计不仅可以确保板上所有电路的正常和稳定工作,因此它们不会相互干扰。
还有效地减少了辐射传输和PCB的传导发射,以阻止电路受到外部辐射和传导的干扰。
干扰是EMC最重要的敌人。
但是,工程师,你应该不要担心这篇文章了。
PCB干扰的分类PCB干扰可分为三类:1)。
布局干扰是指由于PCB上不适当的元件放置而引起的干扰。
2)。
堆叠干扰是指由不科学的设置引起的噪声干扰。
3)。
路由干扰是指PCB信号线,电源线和接地线之间距离设置不当,线宽或不科学的PCB 布线方法造成的干扰。
在PCB干扰分类方面,可以从布局规则,堆叠策略和布线规则的角度分别采取一些抑制措施,减少甚至消除PCB干扰的影响,以确保与EMC设计标准的兼容性。
基于分类的PCB干扰相应抑制措施•布局干扰的抑制措施停止布局干扰的特权在于合理的PCB布局,应符合以下六条规则:1)。
每个功能模块的电路位置应根据信号电流位置合理设定,其流向应保持尽可能相同。
2)。
模块电路中的核心部件应设置在中心位置,并且应尽可能缩短元件之间的引线,特别是高频元件。
3)。
热敏元件和芯片之间的集成应远离加热元件。
4)。
连接器位置应根据板上的元件位置确定。
连接器应放置在PCB的一侧,以阻止电缆从两侧引出,并减少共模(CM)电流辐射。
5)。
I / O驱动器应紧密靠近连接器,以阻止板上I / O信号的长距离路由。
6)。
热敏元件不能彼此靠得太近,输入和输出元件也应远离它们。
•抑制堆叠干扰的措施首先,PCB设计信息应该通过考虑的综合元素来控制,包括信号线密度,功率和接地分类,以确定功率和确保实现电路功能的层数。
堆叠策略的质量基本上与地平面或电源平面的瞬态电压以及电源和信号的电磁屏蔽相关。
根据实际的堆叠设计经验,堆叠设计应符合以下规则:1)。
浅谈PCB板层偏问题—深联电路板
浅谈PCB 板层偏问题—深联电路板
作者:深圳市深联电路有限公司
随着PCB 板向高层次、高精密度的发展,其层间对位精度要求也越来越严格,而层偏问题也随着越来越显严重。
层偏产生的原因有很多,现我根据工作中遇到的一些常见问题及个人经验,对内层及压合生产过程中产生层偏的主要因素进行分析,不足之处请指正。
层偏的一般定义:
层偏是指本来要求对位的PCB 各层之间的同心度差异。
其要求范围根据不同PCB 类型的设计要求来管控。
其孔到铜的间距越小,管控越严格,以保证其导通和过电流的能力。
在生产过程中常用检测层偏的方法:
目前在行业中常采用的方法为在生产板的四角各添加一组同心圆,根据生产板层偏要求来设定同心圆之间的间距,在生产过程中通过X-Ray 检查机或X-钻靶机查看同心的偏移度,来确认其层偏状。
层偏的分类:
根据层偏产生的层次及造成层偏的工序来分,层偏主要可分为内层层偏和压合
层偏的产生原因分析:
一、内层层偏原因
内层主要是将图形从菲林上转移到内层芯板上的过程,因此其层偏只会在图形转移生产过程中产生,造成层偏的主要原因有:内层菲林涨缩不一致、曝光机对位偏移、人员对位曝光过程中操作不当等因素。
二、压合层偏原因
压合层偏主要原因有:各层芯板涨缩不一致导致、冲定位孔不良、熔合错位、铆合错位、压合过程中滑板等因素。
分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计
分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计在PCB布线技术中,各种干扰主要有四种途径产生,分别是导线之间的电磁相互作用、信号线与地线之间的互耦干扰、信号与电源之间的串扰干扰以及外界信号的电磁辐射干扰。
首先,导线之间的电磁相互作用是最常见的一种干扰形式。
当导线之间距离较近或者布线较密集时,信号线之间会产生电磁相互作用,导致信号品质下降。
导线之间的电磁相互作用主要原因是信号线的电流变化导致附近信号线产生感应电流,并且信号线之间的电流也会产生磁场相互作用。
其次,信号线与地线之间的互耦干扰也是一种常见的干扰形式。
当信号线和地线走得很近时,信号线的电流变化会导致附近地线上产生感应电流,从而引起互耦干扰。
这种干扰形式主要是由于信号线与地线之间的电容耦合导致的。
另外,信号与电源之间的串扰干扰也是一种常见的问题。
当信号线和电源线走得很近时,信号线上的电流变化会通过电源线的电容导致电源线上产生感应电流,从而引起串扰干扰。
最后,外界信号的电磁辐射干扰也会对PCB布线产生影响。
外界信号包括来自电源线的交流噪声、电子设备的辐射信号以及其他无线通信设备的信号等。
在布线过程中,如果没有采取相应的抗干扰措施,这些外界信号会通过空气传播到信号线上,从而产生干扰。
针对以上各种干扰产生的原因,可以采取一系列的抗干扰设计措施。
首先,可以通过合理布线来减小导线之间的电磁相互作用,如增加导线间的间距、降低导线走向的密度等。
其次,可以采用屏蔽技术来减小信号线与地线之间的互耦干扰,如在信号线周围加入屏蔽层或者使用屏蔽导线等。
此外,还可以采用分离和隔离技术来减小信号与电源之间的串扰干扰,如将信号线和电源线走向分开或者采用地隔离技术等。
最后,可以使用滤波器来减小外界信号的干扰,如安装滤波器、使用金属屏蔽罩等。
综上所述,PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因主要包括导线之间的电磁相互作用、信号线与地线之间的互耦干扰、信号与电源之间的串扰干扰以及外界信号的电磁辐射干扰。
设计阶段应该注意的Pcb电磁干扰问题的解决措施
设计阶段应该注意的Pcb电磁干扰问题的解决措施摘要:本文以pcb在设计阶段需要解决的电磁干扰问题为核心,分析了电磁干扰出现的原因,介绍了在设计pcb时可以采取的一系列抗干扰措施。
采取的措施包括:妥善敷设印制导线,正确选用去耦电容,合理布置元器件及板间配线等措施。
关键词: pcb 抗干扰去耦电容布线中图分类号:O441.6 文献标识码:A 文章编号:1671-8437(2009)2-0008-01印制电路板(Printed Circuit Boards)简称pcb,在各种电子器件中,印刷电路板是个关键零件。
它搭载其它的电子零件并连通电路,以提供一个安稳的电路工作环境。
印制电路板按不同的设计方式可以分为三类:单面板、双面板、多层板。
目前国际、国内对电路板的研发主要集中在材料、体积、紧密程度等方面,国内外对未来印制板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的,即向高密度、高精度、细孔径、细导线、细间距、高可靠、多层化、高速传输、轻量、薄型方向发展。
复杂的电路布线、飞快的处理速度和千差万别的电子元件往往给pcb带来各种各样的电磁干扰。
在设计和绘制印制电路板图时,除了要将电路板中所有的元器件精确地连接在一起外,还必须要充分考虑印制电路板的抗干扰性。
1 电路板的抗干扰分析及抑制措施1.1妥善敷设印制导线,通过布线方法减少电磁干扰Pcb上布线产生的电磁干扰主要来源是电源布线和信号布线。
电源布线和信号布线产生分布电容、分布电感和分布电阻。
抑制电源布线产生的电磁干扰的主要方法有电源平面法、共地平面法和电源母线法;抑制信号布线产生的电磁干扰的主要方法是增大信号线之间的距离,减小信号线与地之间的距离。
同时,pcb的设计还应该遵循特定的抗干扰原则。
容易受干扰的导线布设要点通常低电平、高阻抗端导线容易受干扰,布线时应越短越好。
输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平行,最好加线间地线,以免发生反馈耦合。
平行线效应与长度成正比。
按信号去向顺序布线,忌迂回穿插。
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制随着电子产品的不断发展和更新换代,高速PCB设计已经成为了一项极为重要的技术。
在高速PCB设计中,串扰是一个必须要重视的因素。
串扰是指信号在传输过程中相互干扰,导致信号质量下降,甚至影响整个系统的稳定性和可靠性。
对于高速PCB设计中的串扰分析与控制,需要我们认真研究和探讨。
一、串扰的影响在高速PCB设计中,信号传输速度很快,走线之间的距离很近,这就容易导致信号间的串扰。
串扰会导致信号的波形失真,引起时序偏移,从而影响整个系统的正常工作。
特别是在巨大数据量的传输过程中,串扰的影响会更加显著。
对于高速通信系统、计算机设备、工控设备等领域,对串扰的控制就显得尤为重要。
二、串扰的分析在高速PCB设计中,要想有效地控制串扰,首先必须要对串扰进行准确地分析,明确其产生的原因,才能有针对性地进行控制。
常见的串扰分析方法有以下几种:1. 电磁场仿真分析通过电磁场仿真软件,可以对高速PCB板上的信号线、地线、电源线等进行仿真分析,得出其在传输过程中可能产生的串扰情况。
通过仿真分析可以找出串扰产生的原因,帮助工程师进行针对性设计和优化。
2. 信号完整性分析3. 实测分析在PCB设计完成后,可以通过实际测试来分析串扰情况。
通过示波器、模拟量测仪等测试设备,可以对信号线间的串扰情况进行实测分析,了解实际情况并对设计进行反馈。
以上这些方法可以相互结合,综合分析串扰情况,找出潜在问题并进行改进。
三、串扰的控制1. 走线规划在高速PCB设计中,走线规划是非常重要的。
对于信号线和电源线、地线的规划要合理布局,尽量减小线间距、减小对信号线的干扰。
在PCB设计中,要注意信号完整性设计。
通过控制传输线参数,如阻抗、长度匹配等,可以减小串扰影响,提高信号完整性。
3. 引入屏蔽层在设计PCB板时,可以引入屏蔽层来减小串扰的影响。
通过在信号线上方加上屏蔽层来减小电磁辐射,减小串扰的影响。
4. 优化供电系统高速PCB设计中,供电系统的优化对于串扰的控制也非常重要。
PCB设计中的电磁干扰问题
PCB设计中的电磁干扰问题电磁干扰(Electromagnetic Interference,简称EMI)是在电路和系统中常见的问题,特别是在PCB(Printed Circuit Board)设计中。
PCB设计中的电磁干扰问题具有重要意义,因为电磁干扰可能导致电路性能下降,甚至造成设备故障。
本文将探讨PCB设计中电磁干扰的原因、影响以及解决方法。
一、电磁干扰的原因在开始讨论电磁干扰问题之前,我们需要了解电磁干扰的产生原因。
电磁干扰主要由两个方面引起:辐射和传导。
1. 辐射干扰辐射干扰是指电路或设备本身产生的电磁波辐射,干扰了周围的电路或设备。
辐射干扰的主要原因包括信号线的高频振荡、电源电压的突变、PCB布局和接地设计不当等。
2. 传导干扰传导干扰是指电磁波通过电路连接导线(如供电线、信号线等)进入电路或设备,干扰了正常的电路信号传输。
传导干扰的主要原因包括电源线和信号线的布局不当、共模干扰、地线回路不完整等。
二、电磁干扰的影响电磁干扰对PCB设计和整个电子系统带来了多方面的影响。
1. 性能下降电磁干扰可能导致电路性能下降,例如信号失真、噪声增加、抖动等。
这些问题会严重影响电路的可靠性和稳定性。
2. 系统故障严重的电磁干扰可能导致电子系统的故障。
例如,电磁辐射干扰可能导致无线通信设备的接收机无法正常接收信号,传导干扰可能导致模拟信号与数字信号互相干扰,从而导致数据错误或丢失。
三、解决电磁干扰的方法为了解决PCB设计中的电磁干扰问题,工程师可以采取一系列的措施。
1. 合理布局合理的PCB布局对于减小电磁干扰影响至关重要。
首先,信号线和电源线应分开布局,信号线和地线应尽量平行布局。
其次,应将高频信号线与低频信号线分开布局,以避免它们之间的相互干扰。
另外,还需要注意电路板的尺寸和形状,合理设计电路板的大小以及内部元件的摆放位置。
2. 适当屏蔽对于一些特别敏感的电路或设备,可以考虑使用屏蔽罩或屏蔽材料来降低电磁辐射干扰。
分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计
分析PCB布线技术中各种干扰产生的途径和原因和抗干扰设计随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高,电子系统的工作频率也越来越高;模拟电路、数字电路、大规模的集成电路和大功率电路的混合使用以及电子设备的工作带宽越来越宽,灵敏度越来越高;并随着网络技术的应用,连接各设备之间的电缆和空间联网也越来越复杂。
实践证明,当我们在使用PROTEL软件制板时,尽管制定了相关的设计规则及约束条件。
在进行自动布局和自动布线时,仍然出现印刷电路板设计不当,并对系统的可靠性产生不良影响。
因此,要使电子系统获得最佳性能,在使用PROTEL 软件制板时,必须采用自动与手动相结合。
并应遵循设计的一般及特殊规则。
一、元器件布线1 .尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应远离。
输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行,最好加上线间地线,以免发生反馈耦合。
如:同相放大器的输入输出端一靠近(图1),则在它们之间就会产生寄生电容。
这样,由于该电容而形成了输出返回到输入的正反馈环路,最终引起振荡。
这种振荡与输入信号无关,即使在没有输入时也会发生。
振荡频率由同相放大器的电路结构和寄生电容的大小等因素决定。
实际上,大部分为1MHz 以上。
还有,随着寄生电容的大小变化,不仅仅产生电路的振荡,甚至发生工作不稳定和特性变坏的情况。
而在反相放大器中,如图2所示,由于米勒效应引起高频特性变坏。
设反相放大器的增益为A,输入输出间的寄生电容为C。
由于米勒效应,从输入端可以看成输入与GND之间加入了(A+1)C的电容。
如果信号源电阻Rg非常低,则是可以的。
然而,如果Rg很高,则该Rg与米勒电容(A+1)C就会形成LPF(低通滤波器),使得高频特性下降。
因此,,无论是正相放大器还是反相放大器,其输入输出端都不允许靠得太近,特别在增益高或在宽带放大器中更要特别注意。
不仅对于一级放大器,对于多级放大器也同样要注意这个问题。
PCB设计中的电路板抗干扰措施探析
PCB设计中的电路板抗干扰措施探析发表时间:2018-12-12T16:35:48.993Z 来源:《基层建设》2018年第29期作者:刘铮[导读] 摘要:近年,越来越多的人开始认识到印制板电路设计的重要性,即使电路原理图和试验板试验正确,而印制板电路设计不当,也会对设计的产品的性能产生不利影响。
飞思卡尔半导体(中国)有限公司天津市 300385摘要:近年,越来越多的人开始认识到印制板电路设计的重要性,即使电路原理图和试验板试验正确,而印制板电路设计不当,也会对设计的产品的性能产生不利影响。
因此,在设计印制板电路时,不仅要考虑到印制电路板的合理布局、布线和焊盘,更要考虑到设计中的抗干扰和可靠性措施。
关键词:印制电路板;抗干扰设计;措施 PCB设计及制作技术的发展直接带动着大规模集成电路产业的发展,而集成电路在各行业领域的应用也日趋宽泛,因此PCB设计中的噪声抑制问题也变得越来越重要,特别是在军工、航空航天等对产品要求极为严苛的领域,PCB板上的噪声问题如果没有得到妥善解决可能会带来严重的后果。
1 PCB设计的干扰种类PCB设计在干扰问题中的研究逐渐深入并取得了一些成果。
印制电路板产生的干扰主要有三个方面的内容,首先是布局类干扰问题,这一问题主要是由于印制电路板中元件的放置位置的不合理而造成印制电路板产生干扰问题,其次是板层类干扰的问题,这类问题主要指的是由于印制电路板的设置不科学现象的存在,从而产生的噪声干扰的问题,最后是走线类干扰问题,这一问题主要是由于印制电路板的信号线以及电源线和地线之间的线距离设置或者线宽度设置的不合理导致,或者是印制电路板布线方法不适当所产生的。
根据PCB使用过程中所产生的干扰类型,可以分别使用布局规则、分层对策和走线规则抑制等具体的措施对干扰问题进行有效抑制和解决,从而削弱或者消除印制电路板所受到的干扰,使得设计逐渐符合电磁兼容性的要求。
2 PCB设计的一般原则要使电子电路获得最佳性能,元器件的布局及导线的布设是很重要的。
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制随着电子技术的不断发展,高速电子设备已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
在高速电子设备中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的设计和布局对整个系统的性能有着重要的影响。
而在高速PCB设计的过程中,串扰(crosstalk)是一个需要被重视和解决的问题。
串扰是指信号在传输过程中,由于电磁场的影响,使得信号之间相互干扰,从而影响设备的正常工作。
在高速PCB中,由于信号频率较高,信号之间的串扰问题会更加显著。
进行串扰分析和控制对于确保高速电子设备的性能至关重要。
要进行串扰分析,就需要对电磁场的理论知识有所了解。
电磁场的影响是导致串扰的主要原因之一。
在高速PCB设计中,心理距离(psychological distance)是一个重要的概念。
心理距离是指当两个信号在PCB上传输时,它们之间的实际物理距离并不是最终的串扰影响因素,而是信号之间的传输速度、传输时间和波形等因素都会影响串扰的大小。
要对高速PCB进行串扰分析,就需要对这些因素进行详细的分析和计算。
为了有效地控制串扰,PCB的设计和布局是至关重要的。
在高速PCB设计中,可以采取一些特殊的布局方式来减小信号之间的串扰影响。
可以采用不同层次的布线,或者采用差分信号线路。
差分信号线路是将信号和其反向信号同时布放在PCB上,以减小串扰的影响。
对于一些特别敏感的信号,可以采用屏蔽罩或者屏蔽层的方式来减小外部电磁场的影响,从而减小串扰的影响。
除了布局设计,还可以通过合理的信号线路设计来控制串扰。
可以采用阻抗匹配的方式来控制信号的传输速度,以减小串扰的影响。
在信号线路的设计中,还可以采用一些\特殊的技术,比如赛狄模块化(SDD)等,来减小串扰。
对于高速PCB设计中的串扰分析和控制,还需要借助一些专业的仿真软件来进行分析。
可以利用SPICE、HyperLynx等仿真软件来对高速PCB进行串扰分析。
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制
探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制高速PCB设计在现代电子系统中扮演着至关重要的角色,而其中的串扰问题更是在高速信号传输中必须要面对的挑战之一。
所谓串扰,指的是一个信号线上的信号对其他信号线造成的干扰,导致信号的失真和抖动。
在高速PCB设计中,串扰的分析与控制显得尤为重要,本文将探讨高速PCB设计中的串扰分析与控制。
一、串扰的成因高速信号在PCB中进行传输时,会导致电磁场的产生和变化,从而对周围的信号线产生干扰。
串扰的主要成因包括以下几点:1. 传导串扰:指的是两根相邻信号线之间的电磁耦合,即其中一根信号线上的信号通过电磁场的作用影响到另一根信号线上的信号。
这种串扰又可分为垂直串扰和水平串扰,分别对应信号线之间的垂直和水平耦合。
2. 辐射串扰:指的是信号线上的信号通过PCB上的电磁辐射而对周围的信号线产生干扰。
这种串扰主要受到PCB布线和层间堆叠结构的影响。
二、串扰分析方法针对高速PCB设计中的串扰问题,有多种方法可以用来进行串扰分析,其中包括布线规则、仿真分析和实测方法。
1. 布线规则:在PCB设计布线时,可以采用一些布线规则来减小串扰的影响,比如尽量避免相邻信号线的平行布线、使用差分信号线等。
2. 仿真分析:利用电磁场仿真软件,可以对PCB上的信号线进行仿真分析,从而预测串扰的程度和影响。
通过仿真分析,可以优化PCB的布线结构和层间堆叠,减小串扰的影响。
3. 实测方法:在PCB设计完成后,可以进行实测,通过示波器和网络分析仪等工具对高速信号进行实时监测和分析,从而发现和验证串扰问题。
结语在高速PCB设计中,串扰的问题是一个需要面对的重要挑战。
通过深入分析串扰的成因和影响,采用布线规则、仿真分析和实测方法进行串扰分析,以及采用布线规则、信号完整性设计和优化PCB结构的控制方法,可以有效减小串扰的影响,提高PCB设计的可靠性和稳定性。
在进行高速PCB设计时,需要重视串扰的分析与控制,以确保设计的性能和可靠性。
高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策
在高频PCB 板中,较重要的一类干扰便是电源噪声。
笔者通过对高频PCB 板上出现的电源噪声特性和产生原因进行系统分析,并结合工程应用,提出了一些非常有效而又简便的解决办法。
电源噪声的分析电源噪声是指由电源自身产生或受扰感应的噪声。
其干扰表现在以下几个方面:1)电源本身所固有的阻抗所导致的分布噪声。
高频电路中,电源噪声对高频信号影响较大。
因此,首先需要有低噪声的电源。
干净的地和干净的电源是同样重要的。
电源特性如图1所示。
从图1可以看出,理想情况下的电源是没有阻抗的,因此其不存在噪声。
但是,实际情况下的电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。
所以应该尽可能减小电源的阻抗,最好有专门的电源层和接地层。
在高频电路设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。
2)共模场干扰。
指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。
如图2。
在该通道上,Ic的下降会在串联的电流回路中引起共模电压,影响接收部分。
如果磁场占主要地位,在串联地回路中产生的共模电压的值是:式(1)中的ΔB为磁感应强度的变化量,Wb/m2;S为面积,m2。
如果是电磁场,已知它的电场值时,其感应电压为式(2)一般适用于L=150/F以下,F为电磁波频率MHz。
笔者的经验是:如果超过这个限制的话,最大感应电压的计算可简化为:3)差模场干扰。
指电源与输入输出电源线间的干扰。
在实际PCB设计中,笔者发现其在电源噪声中所占的比重很小,因此这里可以不作讨论。
4)线间干扰。
指电源线间的干扰。
在两个不同的并联电路之间存在着互电容C和互感M1-2时,如果干扰源电路中有电压VC和电流IC,则被干扰电路中将出现:a. 通过容性阻抗耦合的电压为式(4)中RV 是被干扰电路近端电阻和远端电阻的并联值。
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高频PCB设计中出现的干扰分析及对策---深联电路板
作者:深圳市深联电路有限公司
PCB板的设计中,随着频率的迅速提高,将出现与低频PCB板设计所不同的诸多干扰,并且,随着频率的提高和PCB板的小型化和低成本化之间的矛盾日益突出,这些干扰越来越多也越来越复杂。
在实际的研究中,我们归纳起来主要有四方面的干扰存在:电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰(EMI)。
本文通过分析高频PCB的各种干扰问题,结合工作中实践,提出了有效的解决方案。
1、电源噪声
高频电路中,电源所带有的噪声对高频信号影响尤为明显。
因此,首先要求电源是低噪声的。
在这里,干净的地和干净的电源同样重要,为什么呢?电源特性如图1所示。
很明显,电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。
那么我们就应该尽可能地减小电源的阻抗,所以最好要有专有的电源层和接地层。
在高频电路设计中,电源以层的形式设计,在大多数情况下都比以总线的形式设计要好得多,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。
此外电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声,这点常常为低频电路设计人员所忽视。
图1电源特性
PCB设计中消除电源噪声的方法有如下几种。
(1)注意板上通孔:通孔使得电源层上需要刻蚀开口以留出空间给通孔通过。
而如果电源层开口过大,势必影响信号回路,信号被迫绕开,回路面积增大,噪声加大。
同时如果一些信号线都集中在开口附近,共用这一段回路,公共阻抗将引发串扰。
如图2所示。
图2旁路信号回路的公共路径
(2)连接线需要足够多的地线:每一信号需要有自己的专有的信号回路,而且信号和回路的环路面积尽可能小,也就是说信号与回路要并行。
(3)模拟与数字电源的电源要分开:高频器件一般对数字噪音非常敏感,所以两者要分开,在
电源的入口处接在一起,若信号要跨越模拟和数字两部分的话,可以在信号跨越处放置一条回路以减小环路面积。
用于信号回路的数模间的跨越如图3 所示。
图3用于信号回路的数模间的跨越
(4)避免分开的电源在不同层间重叠:否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合过去。
(5)隔离敏感元件:如PLL。
(6)放置电源线:为减小信号回路,通过放置电源线在信号线边上来实现减小噪声,如图4所示。
图4信号线边上放置电源线
2、传输线
在PCB中只可能出现两种传输线:带状线和微波线,传输线最大的问题就是反射,反射会引发出很多问题,例如负载信号将是原信号与回波信号的叠加,增加信号分析的难度;反射会引起回波损耗(回损),其对信号产生的影响与加性噪声干扰产生的影响同样严重:
(1)信号反射回信号源会增加系统噪声,使接收机更加难以将噪声和信号区分开来;
(2)任何反射信号基本上都会使信号质量降低,都会使输入信号形状上发生变化。
大原则上来说,解决的办法主要是阻抗匹配(例如互连阻抗应与系统的阻抗非常匹配)但有时候阻抗的计算比较麻烦,可以参考一些传输线阻抗的计算软件。
PCB设计中消除传输线干扰的方法如下:
(a)避免传输线的阻抗不连续性。
阻抗不连续的点就是传输线突变的点,如直拐角、过孔等,应尽量避免。
方法有:避免走线的直拐角,尽可能走45°角或者弧线,大弯角也可以;尽可能少用过孔,因为每个过孔都是阻抗不连续点,如图5所示;外层信号避免通过内层,反之亦然。
图5 消除传输线干扰的方法
(b)不要用桩线。
因为任何桩线都是噪声源。
如果桩线短,可在传输线的末端端接就可以了;如果桩线长,会以主传输线为源,产生很大的反射,使问题复杂化,建议不要使用。
3、耦合
(1)公共阻抗耦合:是一种常见的耦合通道即干扰源和被干扰设备往往共用某些导体(例如回路电源、总线、公共接地等),如图6所示。
图6公共阻抗耦合
在该通道上,Ic的下降回在串联的电流回路中引起共模电压,影响接收机。
(2)场共模耦合将引起辐射源在由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起共模电压。
如果磁场占主要地位,在串联地回路中产生的共模电压的值是Vcm=-(△B/△t)*面积(式中的△B=磁感应强度的变化量)如果是电磁场,已知它的电场值时,其感应电压:Vcm=(L*h*F*E)/48,公式适用于L(m)=150MHz以下,超过这个限制,最大感应电压的计算可简化为:Vcm=2*h*E。
(3)差模场耦合:指直接的辐射被导线对或电路板上的引线及其回路所感应接收.如果尽量靠近两根导线。
这种耦合会大大减小,所以可以将两根导线绞在一起来减小干扰。
(4)线间耦合(串扰)可以使任何线等于并联电路间发生不希望有的耦合,严重的将大大损害系统的性能。
其种类可分为容性串扰和感性串扰。
前者是因为线间的寄生电容使得噪声源上的噪声通过电流的注入耦合到噪声接收线上;后者可以被想象成信号在一个不希望有的寄生变压器初次级间的耦合。
感性串扰的大小取决于两个环路的靠近程度和环路面积的大小,及所影响的负载的阻抗。
(5)电源线耦合:是指交流或直流电源线受到电磁干扰后,电源线又将这些干扰
传输到其他设备上。
PCB设计中消除串扰的方法有如下几种:
两种串扰的大小均随负载阻抗的增大而增大,所以应对由串扰引起的干扰敏感的信号线进行适当的端接。
尽可能地增大信号线间的距离,可以有效地减少容性串扰。
进行接地层管理,在布线之间进行间隔(例如对有源信号线和地线进行隔离,尤其在状态发生跳变的信号线和地之间更要进行间隔)和降低引线电感。
在相邻的信号线间插入一根地线也可以有效减小容性串扰,这根地线需要每1/4波长就接入地层。
对于感性串扰,应尽量减小环路面积,如果允许的话,消除这个环路。
避免信号共用环路。
关注信号完整性:设计者要在焊接过程中实现端接来解决信号完整性。
采用这种办法的设计者可专注屏蔽用铜箔的微带长度,以便获得信号完整性的良好性能。
对于在通信结构中采用密集连接器的系统,设计者可用一块PCB作端接。
4、电磁干扰
随着速度的提升,EMI将变得越来越严重,并表现在很多方面上(例如互连处的电磁干扰),高速器件对此尤为敏感,它会因此接收到高速的假信号,而低速器件则会忽视这样的假信号。
PCB设计中消除电磁干扰的方法有如下几种:
减小环路:每个环路都相当于一个天线,因此我们需要尽量减小环路的数量,环路的面积以及环路的天线效应。
确保信号在任意的两点上只有唯一的一条回路路径,避免人为环路,尽量使用电源层。
滤波:在电源线上和在信号线上都可以采取滤波来减小EMI,方法有三种:去耦电容、EMI 滤波器、磁性元件。
EMI滤波器如图7所示。
图7滤波器的类型
屏蔽。
由于篇幅问题再加上讨论屏蔽的文章很多,不再具体介绍
尽量降低高频器件的速度。
增加PCB板的介电常数,可防止靠近板的传输线等高频部分向外辐射;增加PCB板的厚度,尽量减小微带线的厚度,可以防止电磁线的外溢,同样可以防止辐射。
讨论到此我们可以总结一下在高频PCB设计中,我们应该遵循下面的原则:
电源与地的统一,稳定。
仔细考虑的布线和合适的端接可以消除反射。
仔细考虑的布线和合适的端接可以减小容性和感性串扰。
需要抑制噪声来满足EMC要求。