PCB印制电路板-电磁兼容设计在印制电路板中的应用 精

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电子工程师

．８Ｎｏ１２０２．０２

电磁兼容设计在印制电路板中的应用

ＡｐｉａｉｎｏｐｌｃｔｏｆＥＭＣｓｇｎＰＣＢＤｅｉｎｉ北方交通大学电磁兼容实验室（京１００）北０００柴瑜沙斐

【摘

要】讲述了印制电路板的电磁兼容设计。从元器件的布置到地线、电源线以爰信

号线的设计，最后又介绍了多层板设计时的一些问题。关键词：电磁兼窖，电磁骚扰，共模辐射，差模干扰

【Ａｂｔａｔ［Ｔｈｓｐｐｒｉｔｏｕｅｈｌｃｒｍａｎｔｃｃｍｐｔｂｌｙｅｉｎｏｈｓｒｃ］ｉａｅｎｒｄｃｓｔｅｅｅｔｏｇｅｉｏａｉｉｔｄｓｇｆｔｅｉ

ｐｉｔｄｃｒｕｔｂａｄｒｎｅｉｃｉｏｒｓ，ｉｃｕｉｇｔｅａｒｎｅｎｆｅｅｎｓｈｅｉｎｏｒｕｄｔａｅｎｌｄｎｈｒａｇｍｅｔｏｌｍｅｔ，ｔｅｄｓｇｆｇｏｎｒｃ、ｍａｎｔａｅｎｉｎｌｔａｅＡｔｌｓ．ｉｄｓｕｓｓｓｍｅｐｏｌｍｓｏｉｒｃａｄｓｇａｒｃ．ａｔｔｉｃｓｅｏｒｂｅｆｍｕ—ｙｒｒｎｅｈｉａｅｐｉｔｄｌ：ｒｕｔｂａｄ．ｉｃｉｏｒｓ

Ｋｅｗｏｒ：ｌｃｒｍａｎｅｉｏｐａｉｉｉｙ，ｅｅｔｏａｎｔｃｙｄｓｅｅｔｏｇｔｃｃｍｔｂｌｔｌｃｒｍｇｅｉｄｉｔｒａｃｓｕｂｎｅ，ｃｍｍｏｎｏｅｏｍｄｒｄｉｔｏｎ．ｄｉｆｒｎｔａｏｎｅｆｒｎｃａａｉｆｅｅｉｌｍｄｅｉｔｒｅｅｅ１０言ｌ

电磁兼容性是电子设备或系统的主要性能之

一

２单、双层印制电路板的电磁兼容设计

印制板上的电路虽然各式各样，就布线和设但计而言总是有些共同的原则应该遵循。在印制板布

线时通常先确定元器件在板上的位置，后布置地然线、源线，安排高速信号线，后考虑低速信号电再最线，在分别加以讨论。现

，

电磁兼容设计是宴现设备或系统规定的功能、使

系统教能得以充分发挥的重要保证。必须在设备或系统功能设计的同时，行电磁兼容设计。磁兼容进电设计的要求是使电子设备或系统满足电磁兼容标准的规定、有两方面的能力：１能在预期的电磁环具（）

境中正常工作，性能降低或故障；２不会对其他无（）系统或设

备的正常工作产生影响．为其电磁环境成

中的电磁污染源。

电磁兼容设计可分为系统内和系统间两部分，主要是对系统之间及系统内部的电磁兼容性进行分析、测、制和评估，现电磁兼容和最佳效费比预控实

系统间电磁骚扰控制技术包括：有用信号的控制、对对人为骚扰的控制、自然骚扰源的控制。统内电对系

磁兼容设计包括：制电路板的设计、源器件的选印有

用、及电路板的布线、地、蔽及滤波。文主要以接屏本

讨论印制电路板的电磁兼容设计。印制电路板是构成数字电子设备的基础，证印制电路板的电磁兼保容性是整个系统设计的关键，确地完成印制电路正板的布线和设计应该使得；１板上的各部分电路相（）互间无干扰，能正常工作；２印制板对外的传导都（）发射和辐射发射尽可能降低，到有关标准要求；达（）部传导干扰和辐射干扰对印制板上的电路基３外本无影响。主要讲述两大问题：是单、层电路板一双的电磁兼容设计．是多层电路板的电磁兼容设计。二

２１元器件布置．（）器件布置的首要问题是对元器件的分组。１元元器件可以按照所用的电源电压不同来分组，按可照数字电路和模拟电路分组，也可按照高速低速、大电流小电流等来分组。这里建议首先以不同的直流电源电压来分组。如果使用同种电压的元器件中仍有数字和模拟元件之分，可以再进行分组。电源则按电压、字及模拟电路分组后可进一步按速度快慢、数电流大小进行分组。分组的目的是为了按组对印制板的空间进行分割，同组的元器件放在一起，便将以在空间上保证各组元件不至产生组间的相互干扰。（）有连接器最好都放在印制电路板的一翻，２所尽量避免从两侧引出电缆。这样的做法是为了减少产生共模辐射干扰的可能性因为在板上有高速数字信号时，如果印制板产生共摸辐射，则电缆是很好的共模辐射天线，子天线会比单板天线产生更大振的共模辐射干扰。（）高速数字集成芯片与连接器之间投有直３当接的信号交换时，高速数字集成芯片应安捧在远离连接器处。图１ａ中，／驱动器被安捧得离连接（）Ｉｏ器过远，高速数据集成芯片被安排得离连接器太而

近，因此高速数字信号有可能通过电场耦合或磁场

收藕日期：０１１—０２０—１９

５ ? ４

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染瑜，电黛摹容设计在印制电蓐板中的应用等：

耦合对输入输出环路产生差模干扰．通过电缆向并外辐射。如果高速数字集成芯片放在两个连接器之间，图１ｂ所示．高速数字信号耦合到电缆上如（）则去的可能性更大。

（）入输出（／）动器应该紧靠连接器，／４输Ｉ０驱Ｉ

ｏ信号从连接器引入后应马上进入Ｉ０驱动器，／不

要在印镧板上传输过长的距离，以免耦台上千扰信号。图１ｃ

是图１ａ的改进，中Ｉ０驱动器被移（）（）图／到连接器处，速数字集成芯片移至远离连接器处。高

（】ａ高速器件靠近连接器

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（高速器件在两个连接器件之间｝））

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ｆ］ｃ高速器件靠近连接器ｃ

线较粗．电感量也不能忽略，高频电流通过时仍有可观的电压降，以一般都采用分地的方法。些双面所有印制板和多层印制板用一个面作为地线层，轨线与电感相比面电感很小，这种情况下是否需要分地在要根据情况决定，则是不相容电路的电流回路不原要有公共部分。该指出的是．地并不是把各种地应分完全隔离、有任何电气连接，地詹各种地还应该没分在适当位置连接起来，持整个地层的电连续性。保（）源线的布置２电电源线布置应与地线结合起来考虑，便构成以特性阻抗尽可能小的供电线路。单面板和双面板的供电线路是由印制板的轨线组成的．减小供电用为轨线对的特性阻抗，源轨线和地轨线应该尽可能电粗．且相互靠近，电环路面积应该减小到最低程并供度，同电源的供电环路不要互相重叠。如图２所不示，面板的电源供电线采用上下重叠的布置方法，双各个集成芯片的电源脚和地线脚连接到同一个电源轨线对中，集成芯片旁边加了高频去耦电容，而且从使供电环路减小，且各集成芯片的高频电流环路并不会因相互重叠而产生磁场耦台。但这种布置仍然存在问题，果使用不同电源供电轨线对的集成芯如片之间有信号传输，则数字信号的回流将绕较大的圈子．趴而增大信号环路的面积。决的方法是采用解并字形网状结构的供电布置，３加了４条垂直放图置的小型电源母线条，成了井字形网状结构。外构此图中各电源轨线对分别引到连接器端子上，不是而在板上先汇合成一对然后再连到莲接器上，样处这理使共阻抗耦合进一步减少图１高速器件与ｌＯ驱动器的安排／（）元器件安排时应考虑尽可能缩短高速信５在号线的长度，如时钟线、据线、址线等果高例数地如速器件的信号线必须与连接器相连接，应考虑把则高速器件放在连接器处，量缩短走线．后在稍远尽然处安排中速器件，远处安排低速器件。则如果高最否速元件远离连接器，高速信号将穿过整块印制板则才能到达连接器．将可能对沿途的中、速电路产这低生干扰。这条原则似乎与第（）愿则相矛盾，实３条但际上目的只有一个，避免高速电路对低速电路的即影响，是情况不同，取的方法不同而已。只采图２集成片与供电轨践对连接方法

２２地线和电源线的布置．