PCB板的电磁兼容设计

不良； ③ 时钟和周期信号走线设定不当； ④ PCB的分层排列及信号布线层的设置不当； ⑤ 对于带有高频RF能量分布成分的选择不当； ⑥ 共模与差模滤波设计不当； ⑦ 接地环路处置不当； ⑧ 旁路和去耦不足。
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7.2 PCB的一般设计原则
7.2.1 布局
在PCB设计中，布局是一个重要的环节。布局结果 的好坏将直接影响布线的效果。合理的布局是PCB 设计成功的第一步。
I CdV / dt
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当处理辐射发射问题时，最普遍的规则是：频率越 高，辐射耦合的效率就越高；频率越低，传导路径 EMI的效率就越高。耦合的程度取决于频率。
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7.1.3 PCB和天线 ➢PCB可以通过自由空间像天线一样发射
RF能量或通过电缆耦合RF能量。 ➢当能确定出哪里存在天线辐射时，减小驱
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用于各类电子设备和系统的电子器材以印制 电路板为主要装配方式。即使电路原理图设 计正确，印制电路板设计不当，也会对电子 设备的可靠性产生不利影响。
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7.1 PCB中的电磁干扰
7.1.1 干扰的本质
电子线路干扰可以被分为两类： 内部干扰和外部干扰。 ➢内部干扰主要是因为受邻近电路之间的寄生
② 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差， 应加大它们之间的距离，以免放电引起意外短 路。
③ 重量超过15g的元器件，应当用支架加以固定， 然后焊接。
④ 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微 动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要 求。
⑤ 应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
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根据电路的功能单元对电路的全部元器 件进行布局时，要符合以下原则：
① 按照电路的流程安排各个功能电路单元 的位置，使布局便于信号流通，并使信 号尽可能保持一致的方向。
② 以每个功能电路的核心元件为中心，围 绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、 紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短 各元器件之间的引线和连接。
耦合以及内部组件之间的场耦合的影响，信 号沿着传输路径有衰减。 ➢外部问题分为辐射问题和敏感度问题。
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➢ 对于EMC分析，主要考虑的因素：
① 频率：问题在频谱的哪部分出现？
② 振幅：能量级别有多强，它导致有害影响的 潜力有多大？
③ 时间：出现的问题是连续的(周期信号)，还 是只在确定的操作循环内出现？
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③ 在高频下工作的电路，要考虑元器件之 间的分布参数。一般电路应尽可能使元 器件平行排列。
④ 位于电路板边缘的元器件，离电路板边 缘一般不小于2mm。
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4种耦合路径，每种耦合路径有4种传输机制： a) 传导耦合：是一种共阻抗耦合； b) 电磁场耦合； c) 磁场耦合； d) 电场耦合。
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➢当一个电流回路产生的一部分磁通量经过另 一个电流路径形成的第2个环路时，就会出现 磁场耦合。
➢磁通量耦合由两个回路之间的互感系数表示。 噪声电压包括互感和电流变化的速率。
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➢ 电场耦合在低阻抗电路中产生。 1. 在一个电路中，如果高阻抗ZS和ZL并联，
就会出现互电容。 2. 当一个电路产生的电通量的一部分在另一个
电路的导体处结束，就会出现电容耦合。 3. 两个电路的电通量耦合可以用互电容来表示。
流进一个敏感电路的噪声电流近似为：
动电压是最简单的抑制技术。
RF电压是由于：电路走线阻抗(来自引线电感)、 接地点(均匀电势的一点)、共振时，电抗元件L 和C相互抵消。此时，辐射阻抗最大，RF能量 就被辐射出去。
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7.1.4 系统级电磁干扰产生原因
导致系统级电磁干扰的原因主要如下： ① 封装措施的不当使用(金属与塑料封装)； ② 设计不佳，完成质量不高，电缆与接头的接地
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源自文库
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频率和时间
➢EMI通常在频域中研究。 ➢RF能量是通过各种媒体传播的周期性波。
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幅度
骚扰信号幅度越大，干扰就越大。因此，限 制RF能量的幅度峰值是很重要的，使之达到 满足电路、装置及系统的运行需要的程度。
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阻抗
发射源和接收机的阻抗。高阻抗源对低阻 抗接收器的干扰小，相反的情况同样成立。 这一规律也适用于辐射耦合。高阻抗和电 场相关，低阻抗和磁场相关。
PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声 能力下降，成本也增加；
过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定 PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。
最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件 进行布局。
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在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：
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。
尺寸
RF波长与物理尺寸是重要的因素。当处理 PCB走线或器件上开槽(小孔)的大小时， 就要考虑EMC 这方面的问题了。
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7.1.2 噪声耦合
✓一个产品设计必须考虑两种性能水平：一是 减小泄漏出外壳的RF能量(辐射)，另一个是 减小进入外壳的RF能量(敏感性或抗扰性)。
✓辐射和抗扰性都要通过辐射的或者传导的途 径传播。
✓传播路径通常包括多种传播机制。
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① 从源到接收器的直接辐射；
② RF能量从源直接辐射到接收器的AC电 缆和信号/控制/电缆上；
③ 通过交流干线、信号电缆或控制电缆， RF能量到达接收器；
④ 通过普通电力线或普通信号/控制电缆 的RF能量传播。
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④ 阻抗：源和接收机单元的阻抗是什么？二者 间传输媒质的阻抗是什么？
⑤ 尺寸：导致辐射出现的发射设备的物理尺寸 是多少？
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➢电流源可视为电压施加于一个阻抗产生的。 将电压看成是电流流过阻抗形成的结果。
➢电流优于电压：电流始终沿着一条或几条路 径走闭合环路。这有利于控制电流，使其按 照系统正确运行所希望的方式或直或弯曲地 流动。