高频PCB设计出现干扰的解决方案

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抗干扰的方法

抗干扰的方法

一、抗干扰方法:为了使高频电路板的设计更合理,抗干扰性能更好,在进行PCB 设计时应从以下几个方面考虑:1、合理选择层数:利用中间内层平面作为电源和地线层,可以起到屏蔽的作用,有效降低寄生电感、缩短信号线长度、降低信号间的交叉干扰,一般情况下,四层板比两层板的噪声低20dB。

2、走线方式:走线必须按照45°角拐弯,这样可以减小高频信号的发射和相互之间的耦合。

3、走线长度:走线长度越短越好,两根线并行距离越短越好。

4、过孔数量:过孔数量越少越好。

5、层间布线方向:层间布线方向应该取垂直方向,就是顶层为水平方向,底层为垂直方向,这样可以减小信号间的干扰。

6、敷铜:增加接地的敷铜可以减小信号间的干扰。

7、包地:对重要的信号线进行包地处理,可以显著提高该信号的抗干扰能力,当然还可以对干扰源进行包地处理,使其不能干扰其它信号。

8、信号线:信号走线不能环路,需要按照菊花链方式布线。

9、去耦电容:在集成电路的电源端跨接去耦电容。

10、高频扼流。

数字地、模拟地等连接公共地线时要接高频扼流器件,一般是中心孔穿有导线的高频铁氧体磁珠。

二、包地法抗干扰包地:电路板设计中抗干扰的措施还可以采取包地的办法,即用接地的导线将某一网络包住,采用接地屏蔽的办法来抵抗外界干扰。

网络包地的使用步骤如下:1.1、选择需要包地的网络或者导线。

从主菜单中执行命令Edit/Select/Net (E+S+N),光标将变成十字形状,移动光标一要进行包地的网络处单击,选中该网络。

如果是组件没有定义网络,可以执行主菜单命令Select/Connected Copper 选中要包地的导线。

1.2、放置包地导线。

从主菜单中执行命令Tools/Outline Selected Objects(T+J)。

系统自动对已经选中的网络或导线进行包地操作。

1.3、对包地导线的删除。

如果不再需要包地的导线,可以在主菜单中执行命令Edit/Select/Connected Copper 。

PCB设计中防止串扰的方法有哪些

PCB设计中防止串扰的方法有哪些

PCB设计中防止串扰的方法有哪些串扰(CrossTalk)是指PCB上不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰,主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。

克服串扰的主要措施有:加大平行布线的间距,遵循3W规则。

在平行线间插入接地的隔离线。

减小布线层与地平面的距离。

3W规则为了减少线间串扰,应保证线间距足够大,当线中心间距不少于3倍线宽时,则可保持70%的电场不互相干扰,称为3W规则。

如要达到98%的电场不互相干扰,可使用10W的间距。

在实际PCB设计中,3W规则并不能完全满足避免串扰的要求。

按实践经验,如果没有屏蔽地线的话,印制信号线之间大于lcm 以上的距离才能很好地防止串扰,因此在PCB线路布线时,就需要在噪声源信号(如时钟走线)与非噪声源信号线之间,及受EFTlB、ESD 等干扰的“脏“线与需要保护的“干净”线之间,不但要强制使用3W 规则,而且还要进行屏蔽地线包地处理,以防止串扰的发生。

此外,为避免PCB中出现串扰,也应该从PCB设计和布局方面来考虑,例如:1.根据功能分类逻辑器件系列,保持总线结构被严格控制。

2.最小化元器件之间的物理距离。

3.高速信号线及元器件(如晶振)要远离I/()互连接口及其他易受数据干扰及耦合影响的区域。

4.对高速线提供正确的终端。

5.避免长距离互相平行的走线布线,提供走线间足够的间隔以最小化电感耦合。

6.相临层(微带或带状线)上的布线要互相垂直,以防止层间的电容耦合。

7.降低信号到地平面的距离间隔。

9.尽可能地增大信号线间的距离,这可以有效地减少容性串扰。

10.降低引线电感,避免电路使用具有非常高阻抗的负载和非常低阻抗的负载,尽量使模拟电路负载阻抗稳定在loQ~lokQ之间。

因为高阻抗的负载将增加容性串扰,在使用非常高阻抗负载的时候,由于工作电压较高,导致容性串扰增大,而在使用非常低阻抗负载的时候,由于工作电流很大,感性串扰将增加。

11.将高速周期信号布置在PCB酌内层。

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

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设计过程中的电源噪声的分析及对策

高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策

高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策摘要: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。

关键词:电源;噪声;干扰;PCB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。

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

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。

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

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

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。

PCB布线中的抗干扰策略

PCB布线中的抗干扰策略

PCB布线中的抗干扰策略在PCB布线过程中,抗干扰策略是确保电子设备正常运行的关键。

干扰可以来自各种源,如电磁辐射、电源波动、信号串扰等,它们对电路的稳定性和性能产生严重影响。

为了减少干扰,以下是几种常见的抗干扰策略。

首先,正确的布线规划是实施抗干扰策略的基础。

布线规划需要充分考虑信号和电源线的分布,尽量减少信号线和电源线的交叉与平行。

此外,应将高频信号线与低频信号线相分离,并确保信号线与地线之间的间距合适。

第二,良好的地线设计非常重要。

地线是PCB布线中最重要的组成部分,它提供了一个良好的参考平面,减少了电磁干扰的影响。

地线需要足够宽,并保持连续性以减少阻抗。

此外,地线应尽可能靠近信号线,形成一对互补的传输线,以减小信号回路面积,降低串扰的可能性。

第三,适当的屏蔽技术也可以有效地抵御干扰。

屏蔽技术通常在高频信号线上使用,通过在信号线周围添加屏蔽层来阻挡外部干扰的进入。

屏蔽层可以是金属箔、银浆、导电性涂料等材料的一层或多层。

屏蔽层应与地线连接以形成一个闭合的回路,确保外界干扰信号被引导到地。

第四,电源管理是抗干扰策略的一个重要方面。

电源的稳定性对于整个电子系统的正常运行至关重要。

为了减少电源波动引起的干扰,可以采取以下措施:合理的电源布置、降低电源噪声的滤波和去耦电容、选择稳定性好的电源模块等。

此外,还有一些其他的抗干扰策略值得一提,如适当的阻抗匹配、减小回路面积、选择低噪声元件等。

在实际布线过程中,还需要充分利用仿真软件进行模拟验证,以确保布线方案的可行性和有效性。

总结来说,PCB布线中的抗干扰策略是确保电子设备正常运行的关键。

通过正确布线规划、良好的地线设计、屏蔽技术的使用、电源管理和其他一系列策略的综合应用,可以有效地减少电子设备受到的干扰,提高电路的稳定性和性能。

在实际应用中,还需要根据不同的应用场景和需求进行定制化的抗干扰策略设计。

关于PCB电磁干扰问题的解决办法

关于PCB电磁干扰问题的解决办法

关于PCB电磁干扰问题的解决办法有人说过,世界上只有两种电子工程师:经历过电磁干扰的和没有经历过电磁干扰的。

伴随着PCB走线速递的增加,电磁兼容设计是我们电子工程师不得不考虑的问题。

面对一个设计,当进行一个产品和设计的EMC分析时,有以下5个重要属性需考虑:(1)关键器件尺寸:产生辐射的发射器件的物理尺寸。

射频(RF)电流将会产生电磁场,该电磁场会通过机壳泄漏而脱离机壳。

PCB上的走线长度作为传输路径对射频电流具有直接的影响。

(2)阻抗匹配:源和接收器的阻抗,以及两者之间的传输阻抗。

(3)干扰信号的时间特性:这个问题是连续(周期信号)事件,还是仅仅存在于特定操作周期(例如,单次的可能是某次按键操作或者上电干扰,周期性的磁盘驱动操作或网络突发传输)。

(4)干扰信号的强度:源能量级别有多强,并且它产生有害干扰的潜力有多大。

(5)干扰信号的频率特性:使用频谱仪进行波形观察,观察到的问题在频谱的哪个位置,便于找到问题的所在。

另外,一些低频电路的设计习惯需要注意。

例如我惯用的单点接地对于低频应用是非常适合的,但是后来发现不适合于射频信号场合,因为射频信号场合存在更多的EMI问题。

相信有些工程师将单点接地应用到所有产品设计中,而没有认识到使用这种接地方法可能会产生更多或更复杂的电磁兼容问题。

我们还应该注意电路组件内的电流流向。

有电路知识我们知道,电流从电压高的地方流向低的地方,并且电流总是通过一条或更多条路径在一个闭环电路中流动,因此一个最小回路和一个很重要的定律。

针对那些测量到干扰电流的方向,通过修改PCB走线,使其不影响负载或敏感电路。

那些要求从电源到负载的高阻抗路径的应用,必须考虑返回电流可以流过的所有可能的路径。

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰

PCB电磁干扰摘要:PCB电磁干扰是指在印刷电路板(PCB)设计和制造过程中,电子元器件之间的相互影响所产生的不良结果。

本文将深入探讨PCB电磁干扰的原因、影响及其解决方法,旨在提供有关PCB电磁干扰的详细信息。

第一部分:简介1.1 PCB电磁干扰的概念PCB电磁干扰是指在PCB设计、制造和使用过程中,由于电子元器件之间的相互作用而产生的电磁干扰。

这种干扰可能会导致电路的不正常运行、信号的失真以及系统性能的降低。

1.2 PCB电磁干扰的分类根据发生的位置,PCB电磁干扰可分为三种类型:传导干扰、辐射干扰和地线引起的干扰。

传导干扰是指通过导体和线缆相互作用而传递的干扰。

辐射干扰是指电磁波通过空气传播,干扰附近的电子设备。

地线引起的干扰是指由于接地不良而产生的干扰。

第二部分:PCB电磁干扰的原因2.1 PCB设计不合理在PCB设计过程中,存在一些设计不合理的因素会导致电磁干扰的发生。

例如,布线不合理、接地不良、信号线和电源线之间的交叉干扰等。

2.2 电子元器件选用不当电子元器件的选用也会导致PCB电磁干扰的发生。

比如选择工作频率相近的元器件、选择功率较大的元器件等,都可能会增加电磁干扰的风险。

2.3 PCB制造过程中的失误在PCB制造过程中,如果出现制造过程中的失误,例如不正确的焊接、不良的黏贴工艺等,都可能会导致电磁干扰的发生。

第三部分:PCB电磁干扰的影响3.1 电路的不正常运行电磁干扰可能会导致电路的不正常运行,例如信号失真、电路崩溃等。

3.2 系统性能的降低当电磁干扰发生时,系统的性能可能会受到影响。

例如,通信系统中的干扰可能会导致信号质量下降,电源供应系统中的干扰可能会导致电源波动。

3.3 对周围设备的影响PCB电磁干扰可能会对周围的其他电子设备造成影响,例如无线通信设备、医疗设备等。

第四部分:PCB电磁干扰的解决方法4.1 PCB设计上的解决方法在PCB设计过程中,可以采取一些解决方法来减少电磁干扰的发生。

PCB设计中电磁辐射干扰与对策

PCB设计中电磁辐射干扰与对策

科技资讯科技资讯S I N &T NOLO GY I NFORM TI ON 2008N O.12SC I ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON I T 技术1电磁干扰测量与诊断(1)频谱分析仪的原理。

频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机,它的原理图如下。

图1频谱分析仪的原理框图(2)用频谱分析仪分析干扰的来源:1)根据干扰信号的频率确定干扰源。

在解决电磁干扰问题时,最重要的是判断干扰的来源,只有准确将干扰源定位后,才能够提出解决干扰的措施。

根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法,因为在信号的所有特征中,频率特征是最稳定的,并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。

2)根据干扰信号的带宽确定干扰源。

判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。

例如,在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号,如果能够判断这个高强度信号是窄带信号,则它不可能是从宽带发射源产生的。

干扰源可能是电源中的振荡器,或工作不稳定的电路,或谐振电路。

当在仪器的通频带中只有一根谱线时,就可以断定这个信号是窄带信号。

当遇到单根谱线时,就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。

(3)产品电磁兼容测试诊断步骤。

下图给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤,按照这个步骤进行可以提高测试诊断的效率。

2解决电磁辐射的方法(1)射频干扰产生。

射频干扰产生于被高频电压干扰的传输信号或射频信号。

通常射频干扰来自于电子设备或仪器,由于电流或电压的突变,这些设备产生具有副作用的射频二次谐波,而且设备本身也产生高频能量,尤其是射频信号。

(2)怎样预防电路板级电磁辐射问题。

大多数情况下,E MC 测试的结果使人感到不满意。

但重新设计产品会浪费大量的资金和时间,并且造成严重的拖延。

1)一般规则。

为了避免不期望的电磁兼容性问题,必须遵循以下规则:a .在设计阶段尽可能早地开始检测工作;b .找到问题的根源;c .在元件级就纠正问题;d.在设计阶段有计划地进行检测;e .依照现有的电磁兼容性指导性文件进行检测;f .在生产阶段进行产品质量检测;辐射预测P C B 板上元件的辐射状况图(64M HZ)。

高速PCB板设计中的串扰问题和抑制方法

高速PCB板设计中的串扰问题和抑制方法

高速PCB板设计中的串扰问题和抑制方法引言在当今飞速发展的电子设计领域,高速化和小型化已经成为设计的必然趋势。

与此同时,信号频率的提高、电路板的尺寸变小、布线密度加大、板层数增多而导致的层间厚度减小等因素,则会引起各种信号完整性问题。

因此,在进行高速板级设计的时候就必须考虑到信号完整性问题,掌握信号完整性理论,进而指导和验证高速PCB的设计。

在所有的信号完整性问题中,串扰现象是非常普遍的。

串扰可能出现在芯片内部,也可能出现在电路板、连接器、芯片封装以及线缆上。

本文将剖析在高速PCB板设计中信号串扰的产生原因,以及抑制和改善的方法。

串扰的产生串扰是指信号在传输通道上传输时,因电磁耦合而对相邻传输线产生的影响。

过大的串扰可能引起电路的误触发,导致系统无法正常工作。

如图1所示,变化的信号(如阶跃信号)沿传输线由A到B传播,传输线C到D 上会产生耦合信号。

当变化的信号恢复到稳定的直流电平时,耦合信号也就不存在了。

因此串扰仅发生在信号跳变的过程当中,并且信号变化得越快,产生的串扰也就越大。

串扰可以分为容性耦合串扰(由于干扰源的电压变化,在被干扰对象上引起感应电流从而导致电磁干扰)和感性耦合串扰(由于干扰源的电流变化,在被干扰对象上引起感应电压从而导致电磁干扰)。

其中,由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分成前向串扰和反向串扰Sc,这两个信号极性相同;由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰和反向串扰Sl,这两个信号极性相反。

互容和互感都与串扰有关,但需要区别考虑。

当返回路径是很宽的均匀平面时,如电路板上的大多数耦合传输线,容性耦合电流和感性耦合电流量大致相同。

这时要精确地预测二者的串扰量。

如果并行信号的介质是固定的,即带状线的情况,那么,耦合电感和电容引起的前向串扰大致相等,相互抵消,因此只要考虑反向串扰即可。

如果并行信号的介质不是固定的,即微带线的情况,耦合电感引起的前向串扰随着并行长度的增大要大于耦合电容引起的前向串扰,因此内层并行信号的串扰要比表层并行信号的串扰小。

减小PCB设计的电磁干扰的方法及注意事项

减小PCB设计的电磁干扰的方法及注意事项

减小PCB设计的电磁干扰的方法及注意事项
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。

本文主要讲解PCB设计时要注意的地方,从而减低PCB板中的电
磁干扰问题。

 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。

 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。

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

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。

PCB设计中的抗干扰技术

PCB设计中的抗干扰技术

PCB设计中的抗干扰技术印制电路板即PCB在电子产品的设计中是非常重要的。

在印制电路板的使用过程中,不仅需要保证其电路元器件的电气能够准确连接,同时也需要考虑印制电路板自身的干扰问题,因此有必要不断对其中存在的问题进行方法研究,并对其中的干扰问题提出相应的解决办法。

介绍了PCB设计中的主要干扰问题,包括印制电路板的布局类、板层类和走线类问题,并给出了相应的解决办法。

标签:PCB设计;电路板抗干扰技术;电子产品随着社会的发展和科学技术的进步,电子产品的种类在不断增加,内容也越来越复杂,电子产品和设备的结构在逐渐优化,印制电路板设计也逐渐呈现出多层次化和高密度化的特点,PCB设计中所具有的各个方面的干扰问题也逐渐引起人们的关注和重视。

当前所使用的电磁兼容性设计能够对印制电路板的电路正常运行和稳定工作起到重要的推动作用,使得这些电路之间不会相互干扰,并且有效抑制PCB 的对外辐射及传导发射。

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干扰问题的抑制对策2.1 布局类干扰问题的抑制对策印制电路板的布局首先需要根据信号的流动合理设置印制电路板中的每个功能模块的电路位置,同时尽量确保信号走向保持一致。

高频PCB干扰问题和解决方法

高频PCB干扰问题和解决方法

在实际的研究中,我们归纳起来,主要有四方面的干扰存在,主要有电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰(EMI)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。

一、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。

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。

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。

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。

二、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。

PCB串扰分析及抑制方法

PCB串扰分析及抑制方法

PCB串扰分析及抑制方法XXX摘要:技术进步带来设计的挑战,在高速、高密度 PCB设计中,串扰问题日益突出。

本文就串扰原理和对信号完整性影响进行分析,在此基础上提出了PCB设计中抑制串扰的多种方法,并针对利用微分电路减小PCB串扰的方法进行深入分析,同时给出了该方法中微分电路R、C取值的近似计算公式,此方法代价低,易于实现。

关键词:PCB串扰;抑制方法;微分电路The analysis of PCB crosstalk and its cinhibition methodsXXXAbstract: Technological advances bring design challenges. In high speed, high density PCB designing, crosstalk problem increasingly prominents. This paper analysis the principle of crosstalk and impact on signal integrity, based on this, raises a variety of ways to suppress crosstalk in the PCB design, analysis the method of using differential circuit reduce PCB crosstalk in-depth, and presents the method of differential circuit R, C values approximate calculation formula, the cost of this method is low, and it’s easy to implement.Keywords: PCB crosstalk; Inhibition method; Differential circuit1 引言随着电子产品功能的日益复杂和性能的不断提高,印刷电路板的密度和其相关器件的频率都不断攀升,保持并提高系统的速度与性能成为设计者面前的一个重要课题。

PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门

PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门

PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门电子设备的灵敏度越来越高,这要求设备的抗干扰能力也越来越强,因此PCB设计也变得更加困难,如何提高PCB 的抗干扰能力成为众多工程师们关注的重点问题之一。

本文将介绍PCB设计中降低噪声与电磁干扰的一些小窍门。

下面是经过多年设计总结出来的,在PCB设计中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。

(5) 时钟产生器尽量近到用该时钟的器件。

石英晶体振荡器外壳要接地。

(6) 用地线将时钟区圈起来,时钟线尽量短。

(7) I/O 驱动电路尽量近印刷板边,让其尽快离开印刷板。

对进入印制板的信号要加滤波,从高噪声区来的信号也要加滤波,同时用串终端电阻的办法,减小信号反射。

(8) MCD 无用端要接高,或接地,或定义成输出端,集成电路上该接电源地的端都要接,不要悬空。

(9) 闲置不用的门电路输入端不要悬空,闲置不用的运放正输入端接地,负输入端接输出端。

(10) 印制板尽量,使用45 折线而不用90 折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。

(11) 印制板按频率和电流开关特性分区,噪声元件与非噪声元件要距离再远一些。

(12) 单面板和双面板用单点接电源和单点接地、电源线、地线尽量粗,经济是能承受的话用多层板以减小电源,地的容生电感。

(13) 时钟、总线、片选信号要远离I/O 线和接插件。

(14) 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线,特别是时钟。

(15) 对A/D 类器件,数字部分与模拟部分宁可统一下也不要交叉。

(16) 时钟线垂直于I/O 线比平行I/O 线干扰小,时钟元件引脚远离I/O 电缆。

(17) 元件引脚尽量短,去耦电容引脚尽量短。

(18) 关键的线要尽量粗,并在两边加上保护地。

印刷电路板的抗干扰设计

印刷电路板的抗干扰设计

印刷电路板的抗干扰设计印刷电路板(PCB)的抗干扰设计是指在PCB的设计和布局过程中,采取一系列措施来减少外界干扰对PCB正常工作的影响。

干扰可能来自于电磁辐射、电源噪声、信号耦合等多个方面,如何有效地抵抗这些干扰因素,保证PCB电路的稳定运行,是PCB设计过程中非常重要的一环。

对于电源噪声的干扰,可以采取以下措施:1. 合理布局电源和地线:将电源线和地线远离模拟和数字信号线,以最大限度地降低电源噪声对其他信号的影响。

2. 添加电源滤波器:在电源输入端添加适当的滤波器,能够有效地滤除电源中的高频噪声。

对于电磁辐射干扰的抵抗,可以采取以下措施:1. 合理布局信号线:将模拟和数字信号线分开布局,避免它们交叉或靠近高频部件,减少信号线之间的相互耦合影响。

2. 使用屏蔽设备:对于易受电磁辐射干扰的高频电路,可在其周围加入金属屏蔽罩,有效地阻挡外界电磁辐射。

信号耦合也是影响PCB抗干扰性能的重要因素,针对信号耦合问题,可采取以下措施:1. 电源和地线分离:将模拟和数字信号地分离开来,有效减少信号之间的耦合。

2. 加入适当的隔离层:对于高频干扰敏感的信号线,可以采用层层隔离的方法,利用不同层次的层间垂直耦合,减少信号之间的横向耦合。

还需要注意一些细节来进一步提高PCB的抗干扰能力:1. 合理选择元器件:选择抗干扰性能好的元器件,并严格控制元器件的引脚长度和布局。

2. 良好的接地设计:良好的接地设计有助于减小信号回路上的回流电流,并减少信号之间的相互干扰。

3. 严格控制走线:要避免走线太长、走线太密,同时要合理使用过孔进行信号层之间的连接。

印刷电路板的抗干扰设计是一个综合性的工作,需要结合具体的电路设计和使用环境来进行综合考虑。

通过合理的布局设计、选择适当的抗干扰措施,可以有效地提升PCB的抗干扰能力,保证电路的稳定工作。

PCB布线时如何处理干扰问题

PCB布线时如何处理干扰问题

PCB布线时如何处理干扰问题
1、电源滤波器的选择:依据理论计算或测试结果,电源滤波器应达
到的插损值为IL,实际选型时应选择插损为IL+20dB大小的电源滤
波器。

2、交流滤波器和支流滤波器在实际产品中不可替换使用,临时性样
机中,可以用交流滤波器临时替代直流滤波器使用;但直流滤波器
绝对不可用于交流场合,直流滤波器对地电容的滤波截止频率较低,交流电流会在其上产生较大损耗。

3、避免使用静电敏感器件,选用器件的静电敏感度一般不低于
2000V,否则要仔细推敲、设计抗静电的方法。

在结构方面,要实现
良好的地气连接及采取必要的绝缘或屏蔽措施,提高整机的抗静电
能力。

4、带屏蔽的双绞线,信号电流在两根内导线上流动,噪声电流在屏
蔽层里流动,因此消除了公共阻抗的耦合,而任何干扰将同时感应
到两根导线上,使噪声相消。

5、非屏蔽双绞线抵御静电耦合的能力差些。

但对防止磁场感应仍有
很好作用。

非屏蔽双绞线的屏蔽效果与单位长度的导线扭绞次数成
正比。

6、同轴电缆有较均匀的特性阻抗和较低的损耗,使从直流到甚高频
都有较好特性。

7、凡是能不用高速逻辑电路的地方就不要用高速逻辑电路。

8、在选择逻辑器件时,尽量选上升时间比5ns长的器件,不要选比电路要求时序快的逻辑器件。

9、多个设备相连为电气系统时,为消除地环路电源引起的干扰,采用隔离变压器、中和变压器、光电耦合器和差动放大器共模输入等措施来隔离。

10、识别干扰器件和干扰电路:在启停或运行状态下,电压变化率dV/dt、电流变化率di/dt较大的器件或电路,为干扰器件或干扰电路。

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高频PCB设计出现干扰的解决方案
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,主要有电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰(EMI)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。

一、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
二、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。

三、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。

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