印制电路板PCB的电磁兼容设计
印制电路板设计规范
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印制电路板设计规范印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)设计规范是指为了保证电路板的设计、制造和使用中的质量和可靠性,制定的一系列规则和准则。
以下是一份典型的PCB设计规范,详细介绍了各个方面的要求。
一、电路板尺寸和层数1.PCB尺寸应符合实际需求,合理调整尺寸以满足其他设备的要求。
2.PCB层数应根据电路复杂度、电磁兼容性和成本等因素合理选择。
二、布局设计1.元器件布局应科学合理,尽量避免元器件之间的相互干扰。
2.高频信号和低频信号的布局应相互分离,以减少相互干扰。
3.电源和地线应尽量宽厚,减小电阻和电感,提高电路的稳定性。
三、网络连接1.信号线应尽量短、直且排布整齐,最大程度地避免信号交叉和串扰。
2.不同信号层之间的信号连线应通过过孔、通孔或阻抗匹配的方式进行连接。
四、电源和地线设计1.电源线和地线应尽量宽厚,减小电阻和电感,提高电压的稳定性。
2.电源和地线的路径应尽量短,减少电源回路的串扰和噪声。
五、元器件选择和焊接1.元器件的选择应根据设计需求,考虑其性能、品质和可靠性。
2.焊接工艺应符合IPC-610标准,保证焊点的牢固和质量。
六、阻抗匹配和信号完整性1.高速信号线应进行阻抗匹配,以减少反射和信号失真。
2.信号线应采用差分传输方式,以提高抗干扰能力和信号完整性。
七、电磁兼容性设计1.尽量合理布局和组织信号线,以减少电磁干扰和辐射。
2.使用合适的屏蔽措施,包括屏蔽罩、电磁屏蔽层和绕线等。
八、PCB制造和组装1.PCB制造应按照标准工艺进行,确保PCB质量和可靠性。
2.元器件的组装应按照标准操作进行,保证焊接质量。
九、测试和调试1.PCB设计完成后,应进行严格的电路测试和调试,确保其性能和可靠性。
2.测试和调试工具应符合要求,确保测试结果的准确性和可靠性。
以上是一份典型的PCB设计规范,设计师在进行PCB设计时应考虑到电路的复杂性、可靠性和成本等因素,并严格按照规范进行设计和制造,以提高电路板的质量和可靠性。
浅谈PCB电磁兼容设计
![浅谈PCB电磁兼容设计](https://img.taocdn.com/s3/m/5678ecd16f1aff00bed51e71.png)
浅谈 பைடு நூலகம் CB 电 磁 兼 容 设 计
An Outi o h e t o a ne i m p tb lt s g fPCB lne f rt e El c r m g tc Co a i iiy De i n o
王 萍 ( 京无 线 电测 量 研 究 所 , 京 10 5 ) 北 北 84 0
首 先应把 所有严 格定位 的器件( 如变 压器 、 传感 器 、 散热
器 、 示 器 、 调 式 电位 器 、 键 等 ) 定 , 后 应 根 据 电 源 电 显 可 按 锁 然 压 、 流大 小 、 字 器 件 与 模 拟 器 件 、 速 器 件 与低 速 器 件 , 电 数 高 对 电路板上的电气单元进行分组 。 应原理 图, 对 把各 组 元 器 件 放 人 印 制 电路 板㈣ 。
抗 干扰 设 计 。
在印制板 中设置元器件时 , 从频率而言应先高频 电路 , 再 中频电路 , 最后低频 电路 ; 从逻辑速度 而言 , 先高速逻辑 电 应 路 , 中速逻辑 电路 , 再 最后 是低速逻辑 电路 , 如图 1 所示 的器 件 排列方式( 即高速 的器件 , 例如快逻辑 、 时钟振 荡器等 , 应安
s p l a ds nw ihc ne h n etee crma n t o p t iy n l bl o eP u py n oo .hc a n a c l t h e o g ei c c m ai l dr i i fh CB bi a t ea 船 t
中 图分 类 号 :N 1 T 4
文 献标 识 码 : A
文 章 编 号 :0 30 0(001- 03 0 10- 17 1) 07 — 3 2 0
^ b a : T s pa erm any it d u s t e e e t ct hi p il n r o ce h l c r a ei o pa iit de i ft e p it d c r utbo r , it ut om gn t c m c t l bi y sgn o h r e ic i n a dspon i o ng s m e ee enar ues a d m e h s ab u h a ou fc o lm t y rl n t  ̄ o tt e ly t o ompol t wi n gr n n a i i t r e c esg o we c ens, r g. ou dig。nt n e er n e d in f rpo r i - f
PCB的电磁兼容设计概述
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PCB的电磁兼容设计概述引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在不产生或不受外界电磁干扰的情况下,正常工作以及在其工作环境中不对其他设备产生电磁干扰的能力。
在PCB设计中,电磁兼容设计的重要性不言而喻。
本文将对PCB的电磁兼容设计概述进行讨论,包括EMC的基本原理、常见问题以及相应的解决方案。
电磁兼容的基本原理电磁兼容设计的基本原理是通过合理的电路布局、地线设计以及滤波等措施来减少电磁辐射和电磁感应干扰。
在PCB设计中,以下原则应被遵循:1. 电路布局在PCB的电路布局中,重要的电路组成部分应尽可能远离辐射噪声源。
此外,不同功能的电路应相互隔离,以避免彼此之间的干扰。
例如,高频电路和低频电路应分别布局在不同的地方,并通过光隔离、屏蔽罩等手段来相互隔离。
2. 地线设计地线是PCB中保证信号的可靠传输以及防止电磁干扰的重要组成部分。
良好的地线设计可以有效减少信号回流路径上的电磁辐射。
为了实现良好的地线设计,在PCB布线过程中,应遵循以下几点原则: - 尽量将地线和信号线走在同一层,减少信号与地线之间的交叉。
- 采用宽而短的地线,以降低地线的电阻和电感。
- 在PCB布线中,要避免地线回流路径过长,尽量使其短而直。
3. 滤波措施滤波是一种常用的减少电磁干扰的手段。
在PCB设计中,通过合理的滤波器设计可以有效滤除电磁噪声,从而提高系统的电磁兼容性。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
在选取滤波器时,应结合系统的实际需求来确定合适的滤波器类型和参数。
常见问题及解决方案在PCB设计中,存在一些常见的电磁兼容问题,下面将结合这些问题给出相应的解决方案。
1. 辐射噪声问题辐射噪声是指电子设备所产生的电磁波通过空气或其他传导介质传播到周围环境中产生的干扰。
为了减少辐射噪声,可以采取以下措施:- 合理规划PCB布局,将辐射噪声源与敏感电路部分分开。
提高PCB设计中的抗干扰能力和电磁兼容性
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微控 制器 主 要采用 高速 C O 技 术制 造 。信 号输入 M S
端静 态 输入 电流在 1 mA左 右 , 输入 电容 IP O F左 右 , 输入
主 要装 配方 式 。实践 证 明 , 即使 电路 原 理 图设 计正 确 , 如
应 用 越 来 越 普 遍 。 电 子 设 计 自 动 化 E A(lcrnc D Eet i o DeinA t t n ̄ 今 已成为 不可 逆转 的 潮流 。Poe 就 s uo i )P g ma o rtl
是建 立在 P C环境 下 的 E A 电路 集 成设 计 系统 。 目前 电 D
2 0 1 .0 01 . 22
囝圜国四
面 引线 , 右两侧 布地 线。 左
周 梅 — 高 c设 中 抗 扰 力 电 兼 性 春 — 提 PB 计 的 干 能 和 磁 容
第6 期
拟 线与地距 离 的 2 3倍。可用局 部屏蔽地 , 有 引线的 一 ~ 在
刷 线路板 时 ,每个 集成 电路 的电源 和地 之 间都要 加一 个
会 变 小。 原 因是 , 面积 的地 减 小 了信 号 线 的特 性 阻抗 。 大 对 于模 拟 信号 , 要避 免 数 字电路 信号 线 间的 干扰 , 拟 线 模
下方要 有 大面 积 的地 ,模 拟线 到数 字 线 的距 离要 大于 模
★[ 收稿 日 ]ຫໍສະໝຸດ 001—8 期 21—02 [ 作者简介 ] 春梅 (901一 , , 周 17. )女 天津滨海职业学院机电工程系副教授 , 2 研究方 向 , 传感器与检测技术。
【 章编 号117 — 0 X(0 00 — 0 5 0 文 6 1 8 2 2 1)6 0 1 - 2
PCB的板级电磁兼容问题
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PCB的板级电磁兼容问题一、(芯片)(集成电路)现状现阶段,(电子)系统正向高速化和高密度化飞跃发展。
在电子系统的设计过程中,系统的体积越来越小,IC引脚(in(te)grated circuit,集成电路)却越来越多,因此(PCB)(Printed Circuit Board,印制电路板)上的元件与布线越来越密集;与此同时,(信号)的(时钟)频率越来越大,并且信号上升沿越来越陡峭。
这些因素都导致了电磁环境的日益复杂,设备之间以及设备内部因互感和互容引发的种种(电磁兼容)问题已不容忽视。
这一问题在现今的强辐射源与高功率(微波)系统中也显得日益突出。
如在某高功率微波系统中,需要在限定的体积和尺寸下,采用(FPGA)芯片实现对多路(电机)的并行控制,就需要设计高速高密度的PCB。
本文就研究该情况下PCB的板级电磁兼容问题,主要包括信号完整性(Signal Integrity, SI)和(电源)完整性(PowerIntegrity,PD问题。
二、信号完整性及电源完整性问题信号完整性概括地说,是指信号在信号线上传输质量的好坏。
在(数字电路)中,体现在信号能在电路中能以正确的电压、带宽和时序做出响应。
若在PCB中,信号可以以正确的电压大小、带宽和时序都到达接收端,就能说明该PCB具有较好的信号完整性。
如果不能,则说明PCB中岀现了严重的信号完整性问题。
在高速高密度的数字电路中,信号完整性问题大致表现在一下几个方面:振铃、过冲、欠冲和时延等。
为了正确读取数据并对数据进行处理,数据在集成电路中需要在时钟边沿的前后处于稳定状态。
这个时间段内,如果信号不稳定或者发生状态的改变,集成电路就可能误判甚至发生丢失部分数据的情况,影响信号的正常传输。
如图1所示,若岀现振铃、上冲或下冲等信号完整性问题,就会影响数据的正常传输,从而影响PCB的正常工作,也可以从眼图直观判断信号传输的好坏,如图2图1PCB中信号完整性问题的表现图2 表征信号完整性问题的眼图信号完整性问题既会导致信号明显的失真和时序混乱,也会造成数据的错误,从而造成系统出错甚至瘫痪。
印制电路板的设计及电磁兼容问题
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在整个研发印制电路板的工作中,最重要的也是第一个要进行的工作就是明确设计框架,画出原理图。
通常情况下,设计人员都会选择AltiumDesigner软件来开展描画和设计工作,大部分的元器件都能够在该软件的样本中找到,有少部分不在图库里面,需要设计者自己勾绘制作出来。
当绘制完成整个原理图形之后,再经过严密的检查和测试,一旦发现其中的失误或者错误的地方必须及时修正。
在确保设计出来原理图没有任何问题之后,再按照这个设计图研发印制电路板。
AltiumDesigner这个软件能够使得原理图转换为PCB图,可是这个软件的自动程度还是有限度的,布线效果往往不能使人满意,所以必须通过设计自己进行布线工作。
同时,设计印制电路板时,必须重点考虑的一个问题就是电磁兼容问题,设计出合适的技术方案。
恰当的安置各个不同元器件的位置,精确布置安排各个走线,可以最大程度的避免电子干扰现象的频繁出现[2]。
2 PCB中的电磁干扰解析印制电路板运行过程中会经常受到各种各样的电磁干扰问题,其中受到的干扰大致分成两类。
一类来源于印刷电路板自身,由于挨着比较近的线路之间会发生寄生耦合现象,而信号的整个运输线路就会受到干扰[3]。
另一类就是串扰问题。
串扰顾名思义就是比较的混乱,即不同信号线之间进行能量的随意转换,由互感或者互容而引起各种噪音。
其中,互感和互容属于产生串扰问题的重要原因。
3 印制电路板设计的抗干扰方法■3.1 选用合适的印制电路板研生产材料印制板的选材是非常重要的,目前国际通用的为环氧树分析各种材料的特征,选用合适的原材料[4]。
■3.2 科学布置印制电路板的叠层印制板的层排列也是有原则的,合理的排列各层对印制板的抗干扰能力十分有益。
第一,将电源平面与地平面相邻,这样可以形成耦合电容,并与电路板上的去耦电容一起降低电源平面的阻抗,同时获得较宽的滤波效果;第二,参考面的选择应优选地平面电源;第三,相邻层的关键信号不跨分割区;第四,相邻层走线时,最好是形成垂直。
印制电路板的电磁兼容设计
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设 备 和 系统 向外 部 环 境 发 射 的骚 扰 电平 是 通 过 传 导 和辐 射 的途 径 形 成 的 。如 果 设 备 作 为 一 个 黑 盒 子 , 么, 那 内部 骚扰 源 可通 过 电源 电缆 和 信号 电缆对 外 形 成传 导 发射 , 时通 过壳 体 向外 辐 射 发射 ; 之 , 同 反
少差 模 发射 电平 , 减少 源 电流外 , 除 应该 减 小环 电路
图 2 设 备 的发 射 和敏 感 度
£ 的 面积 。由 图 3可知 , 减 少共 模 发 射 , 缩短 线 的 若 电 应
●
长度。
]
是 最难 解决 的 。
3 脉 冲 信 号 的 频 谱
数 字 信号 的特点 是 方 波 信号 ,方 波 信 号是 由基
收 稿 日期 :0 1 1— 8 2 0 —1 2
作 者 简 介 : 舜 阳 (9 9 男 , 辽 宁 盖 州人 ,信 息产 业部 电 子 第 三研 究 所 研 究 员 李 13 一)
,
中 国 电磁 兼 容 认 证 委 员会 专 家 组 成 员 , 多
年从 事电磁 兼容性研 究,曾获 国家科技进 步三等 奖和 多项部科技进 步奖。
模 辐 射 和 差模 发 射 的 设 计 方 法 ,并 介 绍 了较 好 的 电路 布 局 、元 器 件 安 装 位 置 和 合 理 布 线 的 方 法 。
关键 词 :印制电路板;电磁兼容;设计
中 图分 类号 :T 3 N 0
文献 标识 码 :A
Th e t o a n ts nc r e tD e i n o e Elc r m g e im Co u r n sg fPCB
印刷电路板的电磁兼容设计
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电磁兼容指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电
磁干扰的能力. 电磁兼容性设计 的目的是使 电子设备既能抑制各种外来的干扰 , 使电子设备在特定 的电 磁环境 中能够正常工作 , 又能减少电子设备本身对其 它电子设备的电磁干扰. 随着电子设备的灵敏度越 来越高 , 接受微弱信号的能力越来越强 , 电子产品频带越来越宽, 尺寸越来越小 , 电子设备抗干扰能 要求 力越来越强. 一些电子设备工作时所产生的电磁波 , 容易对周围的其它 电子设备形成电磁干扰 , 引发故 障或者影响信号 的传输. 另外 , 过度的电磁干扰会形成 电磁污染 , 危害人们 的身体健康 , 破坏生态环境. 文章就印刷 电路板( C ) P B 设计 中电磁兼容的几种关键技术进行分析.
收稿 日期 :0 6— 5— 5 20 0 2
作者简介: 吴荣海(99 , 助教, 17 一) 男, 福建龙岩人 , 现从事电子与通信教学与研究
维普资讯
第4 期
吴荣海等: 印刷电路板的电磁兼容设计
・2 4 7・
扰问题 . 电子产品中地线结构大致有系统地 、 机壳地、 数字地和模拟地等. 在地线设计 中应注意以下几点:
时可部分串联后再并联接地 . 高频电路宜采用多点串联接地 , 地线应短而粗 , 高频元件周 围尽量用栅格 状大面积地箔. 要尽量加大线性电路 的接地面积.
1 电源的设计
电子设备的电源广泛地同其它功能单元相连 , 一方面 电源中产生的无用信号会很容易地耦合到各 功能单元中去 , 另一方面 , 一个单元中的无用信号可能通过 电源 的公共阻抗耦合到其它单元去. 因此 , 在
PCB电磁兼容性的设计和相关注意事项
![PCB电磁兼容性的设计和相关注意事项](https://img.taocdn.com/s3/m/48a7b0d1ad51f01dc281f1cf.png)
。机械 与电子 o
S IN E&T C NO O F MA I CE C E H L GYI OR TON N
21 0 1年
第 1 期 7
P B电磁兼容性的设计和相关注意事项 C
赵 英 ( 龙 江 斯 福 电 气 有 限 公 司 黑 龙 江 黑
【 摘
哈尔 滨
100 ) 5兼 容 问题 C
P B设 计 中 常 见 的 电 磁 干扰 C
路板上 : 6 D /C变 换 器 、开 关 元 件 和 整 流 器 应尽 可 能靠 近 变压 器 放 置 , ) CD
以使 其 导 线 长 度 最 小 : P B设 计 中 的 电磁 兼 容 问 题 , 先 应 该 了 解 P B 中各 种 电 磁 干 C 首 C, 7) 噪 声 敏感 的 布线 不 要 与 大 电流 , 速 开 关 线 平行 。 对 高 扰 的产 生 机 理 和传 播 途径 , 后 才 能 依 此 提 出相 应 的解 决 方 案 。通 常 33 多 层 板 设计 然 - P B 中存 在 的 电 磁 干 扰 有 : 导 干 扰 、 C , 传 串音 干 扰 以及 辐 射 干扰 。产 生 在 多 层 板 设计 中 电源 平 面应 靠 近 接 地 平 面 , 且 安 排 在 接 地 平 面 并 干 扰 的 根 源 是 电路 中 电压 或 电流 的 变 化 。 之 下 。 这样 可 以利 用 两 金 属 平 板 问 的 电 容 作 电 源 的平 滑 电容 , 同时 接 21 传 导 干 扰 . 地 平 面 还对 电 源平 面上 分 布 的辐 射 电流 起 到 屏 蔽 作 用 ; 了产 生 通 量 为 传 导 干扰 主要 通 过 导 线 耦 合 及 共模 阻 抗耦 合来 影 响其 它 电路 。 例 对 消作 用 布 线 层 应 安 排 与 整 块 金 属 平 面 相 邻 : 中 间 层 的 印 制 线 条 形 在 如 噪音 通 过 电源 电路 进 入 某 一 系 统 , 有使 用 该 电 源 的 电 路 就 会 受 到 成平 面 波 导 , 表 面 形 成 微 带 线 , 者 传 输 特 性 不 同 ;时 钟 电路 和 高 所 在 两 它 的 影 响 。 噪音 通 过 共 模 阻 抗 耦 合 的 。 电路 与 电 路 共 同 使 用 一 根 导 线 频 电路 是 主要 的干 扰 和 辐 射 源 , 一定 要 单 独 安 排 、 离 敏 感 电 路 ; 有 远 所 获取 电源 电压 和 接 地 回路 ,如果 其 中一 个 电路 的 电压 突 然需 要 升 高 , 的具 有 一 定 电 压 的 印制 板 都 会 向空 间辐 射 电 磁 能 量 ,为 减 小 这 个 效 那 么另 一 电路 必 将 因 为 共 用 电 源 以及 两 回路 之 间 的阻 抗 而 降 低 。 于 应 , 印制 板 的 物 理 尺 寸 都 应 该 比最 靠 近 的接 地 板 的物 理 尺 寸 小 2 H, 对 0 地 回路 也 是 如 此 。 其 中 H是 两个 印制 板 面 的间 距 。按 照 一 般 典 型 印 制 板 尺 寸 ,0 一 般 2H
《PCB电磁兼容设计》课件
![《PCB电磁兼容设计》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/ef4a447d86c24028915f804d2b160b4e777f8146.png)
合理的PCB布局与布线可以有效降低电磁干扰和提高设备的电磁敏感性。
03 PCB电磁兼容性设计方法
CHAPTER
接地设计
接地方式选择
根据电路需求选择合适的接地方式,如单点接地 、多点接地等。
接地线宽与长度
信号完整性设计
信号线宽与间距
根据信号速率和传输需求,合理设置信号线 的宽度和间距。
信号反射与串扰
通过优化信号端接方式和布局,减小信号反 射和串扰的影响。
信号完整性仿真
利用仿真工具对信号完整性进行评估和优化 。
屏蔽与滤波技术
屏蔽方式选择
根据电磁干扰源和敏感设备的特性,选择合适的屏蔽 方式。
滤波器设计
元器件的集成化程度越来越高, 导致PCB上电流和电压的急剧变 化,加剧了电磁干扰的产生。
接地设计复杂化
接地设计对于PCB电磁兼容性至 关重要,但随着电路的复杂化, 接地设计也变得越来越复杂,需 要综合考虑多种因素。
PCB电磁兼容性标准与规范
01
国际标准
如IEC 61000系列标准,主要涉 及电磁干扰的发射和敏感度要求 。
国际合作与标准化进展
国际合作
全球范围内的科研机构和企业正在加 强合作,共同研究和制定PCB电磁兼 容性的国际标准,推动行业的发展和 进步。
标准化进展
国际电工委员会(IEC)等标准化组织 正在制定和完善PCB电磁兼容性相关 的标准,这些标准将为PCB的设计、 生产和测试提供更加明确的指导。
未来研究方向与挑战
03
波、接地等。
电磁场与电路相互作用
电磁场与电路的相互作用是电 磁兼容性的核心问题之一。
基于电磁兼容的PCB设计
![基于电磁兼容的PCB设计](https://img.taocdn.com/s3/m/83bf70c4da38376baf1faeed.png)
的 术 段, 一电 环 的 种电 电 设 都 正 技 手 使同 磁 境中 各 子、 气 备 能
常 工作 , 且 不干 扰 其他 设 备 的正 常 工作 , 就 是 电磁 兼容 并 这 。 电 磁 骚 扰 ( l t ma e cD s r a c ) 任 何 可 能 引起 装 E er c o g d i ub e : n t n 置 、 备 或 系 统 性 能 降 低 或 者 对 有 生命 或 无 生命 物 质 产 生 损 设
Ke wor s: y d PCB ; EM I s edng; lei g ; 技 术 的 飞 速 发 展 , 类 电 子 设 备 小 型 随 各 化 、 能化 的趋 势越 加 明 显 , 就 要 求 电子 元 器 件 也 必须 朝 着 智 这
害 作 用 的 电 磁 现 象 。
电磁 干 扰 ( l t ma ei It fr c , MI : E e r g t ne e n e E ) 电磁 骚扰 引 co n c r e 起 的 设 备 、 输 通 道 或 系统 性 能 的降 低 。 传
贴装技术( s 的广泛应用,c MT) P B的设计也向着高密度、 细导 22电磁 干扰 三要 素 .
Z O — ag, I eg pn 2HONG Chn — u’ O- nn HA Xu yn * n — eg, M W eg h a, CA J ‘ a (Sa o 0 , h eo dA t e e yOfcr l g, n zo hn o g22 0 , h a 1 t Ro m 13 T eS cn rl r P t f e Co ee Qigh uS ad n 6 50 C i ) f i y t l i l n
措施 。
【 关键 词】P B 电磁干扰 C
电磁兼容技术在印制电路板设计中的应用
![电磁兼容技术在印制电路板设计中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/00a2206325c52cc58bd6beef.png)
( ) 放其余线 条 ,但是要 记住承载 5布
R 频 段 能 量 多的 线 条 需 要 采 取 通 量 最 小 F 化 ,同时要注意确保 RF回流路径始终可 为在多层板设计中, 可以设置专门的电源 j 层和地层 ,使信号 线与地线之间的距离仅 1 用 。 2 1 3 印制 电路 板 双 面 板 及 多 层 板 . . 为印制 电路板的 层间距离 。这样 ,板上所
从而避免形成较大的信号环路 , 降低产生较
回路控 制的条件 ( 是避 免产生磁场和 } 强辐射和敏感 度等 问题 。 而这 () 3高频 、高速、时钟等关键信号有~ 环路天线所必须的)等原因。此外 , 单面 j
中国科技信息 2 1 年 第 2 期 00 O
C IA S I C N EH OO Y I O M TO c. 1 HN CE EA D TC N LG N R A I Ot 00 N F N 2
时要 做 下 面几 条 :
较 强的 电磁 辐射 ,自身电路也对外 界的干 扰较敏 感。要改善印制线路板 的电磁兼 容 性 ,最简单而有效的方法就是减小关键信
() 1 确定沿着最关键 电路的信号 网络中 的电源盒接地点 。
() 2划分为功能子段布线 。 考虑敏感元
/ 号 的回路面 积 , 如产生较 强辐射 的时钟信 件及其县官的 I O端 口和 连接 器的要求。 () 3将最关键信号 网络的所有元件领近 号 、较敏感 的模拟 信号等。 ! 多层板 适用于高密度布线 、 高集成 度
B的抗干扰能 有信号的 回路面积就可以 降至 最小 , 从而 1 设计 合理排列各 层对 PC 力十分有 益。 C P B设计 中层排列的一些基 有效减小差模辐射 。
印制电路板的电磁兼容性设计
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摘 要:在电子设备的设 计中,PCB设计作为电子设备设计中的关键性基础设计步骤 ,尤其在高速电子电路 设备 的设计 中,PCB的电磁兼容性 设计可谓 是关 键 巾 的关 键 ,它 的 电磁 兼 容 性 的 优 劣 直 接 影 响着 电子 设 备 的 性 能 。本 文 在 深 入 探 讨 PCB产 生 电磁 于 扰 的 原 因 和 掌 握 电磁 兼 容 原 理 的基 础 上 ,针 对产 生 电磁 干 扰 的类 型采 取 相 应 的措 施 ,给 出 了 PCB电磁 兼 容 性 没计 的 几 种典 型方 法 ,重 点 阐述 了 PCB高 速 布 局 、布线 等 的 原 则 ,完 成 了信 号 完 整 性 的设 计 。具有普遍 的实用参考价值 。 关键词 :PCB;电磁干扰 ;电磁兼 容
I 艳春 等 :印 翻 电路 板 的 电磁 兼 容性 设计
印 制 电路 板 es ̄n of P ̄nWd Circuit Board
王 艳 春 祖 静 崔 春 生
(中北 大 学 电子 测 试 技 术 国家 重 点 实 验 室 仪 器 科 学 与 动 态 测 试 教 育部 重 点 实验 室 ,山 西 太 原 030051)
在 PCB上 有许 多 情况 可 以 引起 EMI,这 是 因 为元 件 在特定 情况 下都 有 隐 藏 特性 。 比如 在 高 频 段里 ,导线 相 当于一 个 电感 和电 阻 的 串联 ;一 个 电 阻器 相 当 于 一个 电 感 串联 上一 个 电阻 与 电容 的并 联 结 构 ;一 个 电 容相 当于 一 个 电感 ,电阻 和 电容 器 的 串联 ;一个 电感 相 当于一个 电 阻串上 一个 电感 与 电容 的并联 结构 。如 图 1所示 。认 识 到元 件 的高频 寄生 特性 ,并 在 PCB设 计 阶段 采 取措 施 解 决 此类 电磁 兼容 问题 非常 重要 。
印制电路板的设计及电磁兼容问题
![印制电路板的设计及电磁兼容问题](https://img.taocdn.com/s3/m/5635a154a31614791711cc7931b765ce05087a00.png)
印制电路板的设计及电磁兼容问题发布时间:2022-11-11T08:08:12.564Z 来源:《新型城镇化》2022年21期作者:徐宇翔[导读] 电磁兼容是指电气系统、电子设备装置在预定的安全界限和电磁环境内,设计的性能工作水平不会因电磁感染而导致功能降级。
中国电子科技集团公司第33研究所山西太原 030006摘要:随着电子技术的迅速发展,各类电子产品的种类和数量不断增多,功能也越来越齐全,印制电路板(PCB)的集成度也逐渐提高,凸显出了电磁兼容性的问题,要想让电子电路运行达到最佳效果,对电磁兼容设计进行深入考虑十分必要。
本文基于上述背景,对PCB板的电磁兼容设计进行了研究,希望能为设计人员提供借鉴。
关键词:印制电路板;电磁兼容;设计电磁兼容是指电气系统、电子设备装置在预定的安全界限和电磁环境内,设计的性能工作水平不会因电磁感染而导致功能降级。
即要求在同一电磁环境下,各种电路设备和电子系统均能顺利运行但又不相互干扰,保持良好的兼容状态。
目前PCB板广泛应用于各类电子设备和系统的装配中,若设计不当会对兼容的可靠性造成影响,因此对电磁兼容性进行设计,保证PCB板的稳定兼容是整个电路系统设计的核心环节。
1 印制电路板印制电路板(PCB)易于制造,性能可靠,价格便宜,因此广泛地应用于各种电子设备中。
近年来,随着电子技术的发展,印制电路板上微处理器和逻辑电路中的(时钟)速率越来越快,信号的上升/下降时间越来越短,同时,板上器件密度和布线密度不断增加,印制电路板的电磁兼容问题变得日益突出。
从电磁兼容层面分析印制电路板,要考虑3个基本问题:保证信号在板上可靠地传输,确保信号的完整性;抑制电磁干扰的传播;加强防护,防止因为抗扰度不足引起灵敏度故障。
对于相对低频的信号(信号的频谱上限为100 MHz),通常可以不考虑上述的问题。
印制电路板上的印制线通常可以用微带线或带状线模型来模拟。
微带线模型由介质基片一边的导体带和基片另一边的金属接地板构成,它可用来模拟PCB表面层的印制导线。
PCB板中的EMC设计指南和整改方法
![PCB板中的EMC设计指南和整改方法](https://img.taocdn.com/s3/m/8746bd725b8102d276a20029bd64783e09127d30.png)
PCB板中的EMC设计指南和整改方法EMC(电磁兼容性)设计是在PCB(印刷电路板)设计中至关重要的一环。
它确保电子设备在电磁环境中正常运行,同时不产生对其他设备或系统的电磁干扰。
为了实现良好的EMC设计,下面将介绍一些EMC设计指南和可能的整改方法。
EMC设计指南:1.良好的地线设计:地线是EMC设计的基础。
一个良好设计的地线系统可以有效降低电磁干扰。
地线应该尽量厚实,形成一个低阻抗的路径,以便将电流引导回源。
此外,地线的布局应符合电磁场传播的方向,避免出现回路共振。
2.分隔信号和电源线:为了避免信号引起电源线的干扰,应尽量将它们分隔布线。
如果信号和电源线必须穿越,那么应尽可能以垂直或交叉的方式进行布线。
3.组件布局:EMC设计中组件的布局也是重要的。
应将发射较强电磁干扰的组件(如高频放大器、开关电源等)远离敏感组件。
此外,应避免长线或环路,以减少电磁辐射。
4.屏蔽处理:对于发射强电磁干扰的组件或系统,可以采用屏蔽措施,如使用金属外壳或屏蔽盖。
屏蔽材料应选择导电性好的材料,并确保屏蔽与地线连接良好。
5.使用滤波器:滤波器可用于限制高频信号的传输,从而减少辐射和传导干扰。
在PCB设计中,可以使用滤波器对输入和输出信号进行滤波,尤其是在高速信号传输或高频噪声环境中。
整改方法:1.优化地线布局:如果发现地线布局存在问题,应重新考虑地线的布局方式。
可以通过增加地线的宽度和长度,减少电磁干扰。
2.重新布线:如果信号和电源线布线混在一起,可以尝试重新布线,将它们分隔开来。
这有助于减少信号对电源线的干扰。
3.添加衰减材料:如果存在辐射干扰,可以在关键区域添加衰减材料,如吸波材料或铁氧体材料。
这些材料可以吸收电磁辐射,并减少传导干扰。
4.优化组件布局:如果发现组件之间存在辐射干扰,可以尝试调整它们的位置。
将辐射干扰较大的组件远离敏感组件,减少电磁干扰的影响。
5.重新选择元件:如果一些元件的辐射干扰太大,可以尝试重新选择辐射干扰较小的元件。
pcb电磁兼容要求
![pcb电磁兼容要求](https://img.taocdn.com/s3/m/4010c96f2bf90242a8956bec0975f46527d3a730.png)
pcb电磁兼容要求PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的电磁兼容性(EMC,Electromagnetic Compatibility)要求是确保电子设备在不同电磁环境中稳定运行并避免对其他设备产生干扰的重要方面。
以下是PCB电磁兼容性方面的一些常见要求和注意事项:1.电磁干扰抑制:-PCB应设计为在设备内部有效抑制电磁干扰,防止设备内部的信号相互干扰。
-使用屏蔽罩、滤波器和隔离元件等措施,减小电磁辐射和传导。
2.辐射和传导干扰控制:-控制PCB上导线的长度、走线方式和布局,以减小电磁辐射。
-使用地平面和电源平面来控制传导干扰。
-避免并行导线和高速数字信号线与敏感模拟信号线交叉。
3.防护与屏蔽:-对敏感信号线进行屏蔽,使用屏蔽罩和屏蔽层等。
-采用合适的地线设计,确保地的连通性和均匀性。
4.耦合和共模噪声抑制:-通过合适的电源线滤波器、差模和共模电感器等元件来抑制耦合和共模噪声。
-确保模拟和数字地域的适当隔离。
5.接地设计:-采用低阻抗的地线设计,确保设备内部地的均匀性。
-避免接地回流路径上的闭环。
6.抑制电磁脉冲:-使用合适的电源电容和电源电感器,抑制电磁脉冲。
-采用电源线滤波器,控制电源谐波。
7.标准符合:-遵循相关的EMC标准和规范,例如,EN55022、EN55024等。
-对PCB进行EMC测试,确保其符合适用的标准。
以上是一般性的PCB电磁兼容性要求,具体的要求可能会根据应用领域、产品类型和所处的电磁环境等因素而有所不同。
在设计PCB时,密切关注这些要求可以提高产品的可靠性和稳定性。
PCB电磁兼容性设计
![PCB电磁兼容性设计](https://img.taocdn.com/s3/m/49d92c6d1a37f111f0855b8c.png)
PCB电磁兼容性设计发表时间:2018-10-29T18:58:57.977Z 来源:《防护工程》2018年第19期作者:冯尚华[导读] 随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高,PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大广东志高暖通设备股份有限公司摘要:随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高,PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。
因此,在进行PCB设计时,必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。
印刷电路板 (PCB)的抗干扰能力是衡量 PCB 设计质量的重要指标之一,而采用电磁兼容性的设计方法可以极大地提高 PCB 的抗干扰能力。
本文介绍了电磁兼容,简述了PCB干扰分类,分析了PCB电磁兼容性设计、具体措施及注意事项。
关键词:PCB ;电磁抗干扰;电磁兼容性设计引言在电子产品高速发展的今天,各设备所处的电磁环境也变得极为复杂,产品通过电场、磁场相互干扰的问题也越发严重,因此不论是军用电子产品还是民用电子产品都对电磁兼容提出了更高的要求,多数产品已经不能仅靠机箱屏蔽等简单的方法通过专业的电磁兼容试验,满足电磁兼容性要求,这就需要加强PCB板的电磁兼容性设计来减小电子产品的干扰程度并提高质量。
一、电磁兼容电磁兼容(Electromagnetic Compatibility),即缩写为EMC。
由于电子和电气设备一般情况下都会在工作时产生电磁场而且还会受到来自外界的电磁场干扰,而电磁兼容就是关于这一方面而专门设计的,即能够使设备本身工作时产生较小的电磁场,而且还能使得外界磁场对设备的干扰程度降到最低,使得设备能够保持正常工作。
电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)简称为EMC。
由于电气和电子设备会产生电磁场在工作也由外部电磁干扰、电磁兼容性是特别设计的一方面,可以使设备本身正在产生一个小的电磁场,但也使外部磁场干扰设备的程度降到最低,使设备保持正常工作。
(整理)印刷电路板PCB的电磁兼容设计.
![(整理)印刷电路板PCB的电磁兼容设计.](https://img.taocdn.com/s3/m/79ac8477b7360b4c2e3f64c4.png)
印刷电路板(PCB)的电磁兼容设计1.引言印刷电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接,它是各种电子设备最基本的组成部分,它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。
随着信息化社会的发展,各种电子产品经常在一起工作,它们之间的干扰越来越严重,所以,电磁兼容问题也就成为一个电子系统能否正常工作的关键。
同样,随着电于技术的发展,PCB的密度越来越高,PCB设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。
要使电子电路获得最佳性能,除了元器件的选择和电路设计之外,良好的PCB布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。
既然PCB是系统的固有成分,在PCB布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。
但是,在印制线路板设计中,产品设计师往往只注重提高密度,减小占用空间,制作简单,或追求美观,布局均匀,忽视了线路布局对电磁兼容性的影响,使大量的信号辐射到空间形成骚扰。
一个拙劣的PCB布线能导致更多的电磁兼容问题,而不是消除这些问题。
在很多例子中,就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。
到最后,不得不对整个板子重新布线。
因此,在开始时养成良好的PCB布线习惯是最省钱的办法。
一点需要注意,PCB布线没有严格的规定,也没有能覆盖所有PCB布线的专门的规则。
大多数PCB布线受限于线路板的大小和覆铜板的层数。
一些布线技术可以应用于一种电路,却不能用于另外一种,这便主要依赖于布线工程师的经验。
然而还是有一些普遍的规则存在,下面将对其进行探讨。
为了设计质量好。
造价低的PCB,应遵循以下一般原则:图1:印制板元器件布置图2.PCB上元器件布局首先,要考虑PCB尺寸大校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。
电子设备中数字电路。
印制电路板的电磁兼容性设计规范
![印制电路板的电磁兼容性设计规范](https://img.taocdn.com/s3/m/89008e155fbfc77da369b1c4.png)
印制电路板的电磁兼容性设计规范印制电路板的电磁兼容性设计规范引言本人结合自己在军队参与的电磁兼容设计工作实践,空军系统关于电子对抗进行的两次培训(雷达系统防雷、电子信息防泄露)及入司后参与706 所杨继深主讲的EMC 培训、701 所周开基主讲的EMC 培训、自己在地方电磁兼容实验室参与EMC 整改的工作体验、特别是国际IEEE 委员发表的关于EMC 有关文章、与地方同行的交流体会,并结合公司的实验情况,对印制电路板的电磁兼容性设计进行了一下小结,希望对印制电路板的设计有所作用。
需要提醒注意的是:总结中只是提供了一些最基础的结论,对具体频率信号的走线长度计算、应考虑的谐波频率、波长、电路板级屏蔽、屏蔽体腔的设计、屏蔽体孔径的大小、数目、进出导线的处理、截止导波管直径、长度的计算及静电防护,雷电防护等知识没有进行描述。
或许有些结论不一定正确,还需各位指正,本人将不胜感谢。
一、元器件布局印刷电路板进行EMC 设计时,首先要考虑布局,PCB 工程师必须和结构工程师、EMC 工程师一起协调进行,做到两者兼顾,才能达到事半倍。
首先要考虑印刷电路板的结构尺寸大小,考虑如何对器件进行布置。
如果器件分布很散,器件之间的传输线可能会很长,印制线路长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也会增加。
如果器件分布过于集中,则散热不好,且邻近线条易受耦合、串扰。
因此根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行总体布局。
同时考虑到电磁兼容性、热分布、敏感器件和非敏感器件、I/O 接口、复位电路、时钟系统等因素。
一般来说,整体布局时应遵守以下基本原则:1 当线路板上同时存在高、中、低速电路时,应该按逻辑速度分割:布置快速、中速和低速逻辑电路时,高速的器件(快逻辑、时钟振荡器等)应安放在靠近连接器范围内,减少天线效应、低速逻辑和存储器,应安放在远离连接器范围内。
这样对共阻抗耦合、辐射和交。
PCB的电磁兼容设计
![PCB的电磁兼容设计](https://img.taocdn.com/s3/m/14796b3d8f9951e79b89680203d8ce2f00666504.png)
PCB的电磁兼容设计引言在现代电子设备中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是一个关键的组成部分。
PCB的设计直接影响电子设备的性能和可靠性,其中电磁兼容性是一个非常重要的设计考虑因素。
PCB的电磁兼容设计旨在确保电子设备在电磁环境中能够正常工作并避免电磁干扰的问题。
本文将介绍PCB设计中的电磁兼容原则和技巧。
PCB的电磁兼容设计原则为了确保PCB的电磁兼容性,设计人员应遵循以下原则:1. 路线布局布局PCB时,应尽量避免高速信号与敏感信号之间的交叉路径。
通过合理规划信号线的走向,可以减少信号之间的相互干扰。
此外,还应注意将模拟和数字信号分开布局,以防止互相干扰。
2. 接地设计良好的接地设计对于PCB的电磁兼容性至关重要。
合理布置接地层、增加接地钳子和使用分立接地域等方法可以减少信号的共模干扰和电磁辐射。
3. 单板层次分离在多层PCB设计中,通过将系统模块分布在不同的层次上可以减少相互之间的干扰。
例如,将功率模块与信号模块分开布局,可以有效减少信号的串扰和电磁辐射。
4. EMI(Electromagnetic Interference)滤波在设计中使用合适的EMI滤波器可以减少电磁干扰的问题。
EMI滤波器通常用于滤除高频电磁干扰信号,可以降低电磁辐射和对其他设备的干扰。
5. PCB材料选择PCB的电磁兼容性也与材料的选择有关。
选择具有良好电磁屏蔽性能的材料可以减少电磁辐射和对外界电磁干扰的敏感性。
PCB的电磁兼容设计技巧除了以上原则,还可以采用一些技巧来提高PCB的电磁兼容性。
1. 管理信号走线路径合理管理信号走线路径可以最大程度地减少信号之间的串扰和辐射。
高速信号应尽量避免与敏感信号交叉走线,并且应尽量减少信号线的长度。
2. 使用电磁屏蔽罩对于特别敏感的模块或电路,可以在其周围设计电磁屏蔽罩来阻隔外界电磁干扰。
电磁屏蔽罩通常用金属材料制作,并与接地层连接以提供良好的屏蔽效果。
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线路板(PCB )级的电磁兼容设计1.引言印制线路板(PCB )是电子产品中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接,它是各种电子设备最基本的组成部分,它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。
随着信息化社会的发展,各种电子产品经常在一起工作,它们之间的干扰越来越严重,所以,电磁兼容问题也就成为一个电子系统能否正常工作的关键。
同样,随着电于技术的发展,PCB 的密度越来越高,PCB 设计的好坏对电路的干扰及抗干扰能力影响很大。
要使电子电路获得最佳性能,除了元器件的选择和电路设计之外,良好的PCB 布线在电磁兼容性中也是一个非常重要的因素。
既然PCB 是系统的固有成分,在PCB 布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。
但是,在印制线路板设计中,产品设计师往往只注重提高密度,减小占用空间,制作简单,或追求美观,布局均匀,忽视了线路布局对电磁兼容性的影响,使大量的信号辐射到空间形成骚扰。
一个拙劣的PCB 布线能导致更多的电磁兼容问题,而不是消除这些问题。
在很多例子中,就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问题。
到最后,不得不对整个板子重新布线。
因此,在开始时养成良好的PCB 布线习惯是最省钱的办法。
有一点需要注意,PCB 布线没有严格的规定,也没有能覆盖所有PCB 布线的专门的规则。
大多数PCB 布线受限于线路板的大小和覆铜板的层数。
一些布线技术可以应用于一种电路,却不能用于另外一种,这便主要依赖于布线工程师的经验。
然而还是有一些普遍的规则存在,下面将对其进行探讨。
为了设计质量好、造价低的PCB ,应遵循以下一般原则:2.PCB 上元器件布局首先,要考虑PCB 尺寸大小。
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。
电子设备中数字电路、模拟电路以及电源电路的元件布局和布线其特点各不相同,它们产生的干扰以及抑制干扰的方法不相同。
此外高频、低频电路由于频率不同,其干扰以及抑制干扰的方法也不相同。
所以在元件布局时,应该将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置,将高频电路与低频电路分开。
有条件的应使之各自隔离或单独做成一块电路板。
此外,布局中还应特别注意强、弱信号的器件分布及信号传输方向途径等问题。
在印制板布置高速、中速和低速逻辑电路时,应按照图1-①的方式排列元器件。
在元器件布置方面与其它逻辑电路一样,应把相互有关的器件尽量放得靠近些,这样可以获得较好的抗噪声效果。
元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。
原则之一是各部件之间的引线要尽量短。
在布局上,要把模拟信号部分,高速数字电路部分,噪声源部分(如继电器,大电流开关等)这三部分合理地分开,使相互间的信号耦合为最小。
如图1-②所示。
时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些。
易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。
如有可能,应另做电路板,这一点十分重要。
2.1 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。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
(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,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
(3) 重量超过15g 的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。
那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。
热敏元件应远离发热元件。
(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。
若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
图1:印制板元器件布置图(5) 应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
2.2 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。
(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。
这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。
(4) 位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。
电路板的最佳形状为矩形。
长宽比为3:2或4:3。
电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。
2.3 PCB元器件通用布局要求:电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合:(1) 低电子信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线,包括能产生瞬态过程的电路。
(2) 将低电平的模拟电路和数字电路分开,避免模拟电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合。
(3) 高、中、低速逻辑电路在PCB上要用不同区域。
(4) 安排电路时要使得信号线长度最小。
(5) 保证相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线。
(6) 电磁干扰(EMI)滤波器要尽可能靠近EMI源,并放在同一块线路板上。
(7) DC/DC变换器、开关元件和整流器应尽可能靠近变压器放置,以使其导线长度最小。
(8) 尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。
(9) 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。
(10) 对噪声敏感的布线不要与大电流,高速开关线平行。
3.PCB布线3.1 印刷线路板与元器件的高频特性:一个PCB的构成是在垂直叠层上使用了一系列的层压、走线和预浸处理的多层结构。
在多层PCB中,设计者为了方便调试,会把信号线布在最外层。
PCB上的布线是有阻抗、电容和电感特性的。
阻抗:布线的阻抗是由铜和横切面面积的重量决定的。
例如,1盎司铜则有0.49mΩ/单位面积的阻抗。
电容:布线的电容是由绝缘体(EoEr)电流到达的范围(A)以及走线间距(h)决定的。
用等式表达为C=EoErA/h,Eo是自由空间的介电常数(8.854pF/m),Er是PCB基体的相关介电常数(在FR4碾压板中该值为4.7)电感:布线的电感平均分布在布线中,大约为1nH/mm。
对于1盎司铜线来说,在0.25mm(10mil)厚的FR4碾压板上,位于地线层上方的0.5mm(20mil)宽、20mm (800mil)长的线能产生9.8mΩ的阻抗,20nH的电感以及与地之间1.66pF的耦合电容。
在高频情况下,印刷线路板上的走线、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感与电容等不可忽略。
电容的分布电感不可忽略,电感的分布电容不可忽略。
电阻会产生对高频信号的反射和吸收。
走线的分布电容也会起作用。
当走线长度大于噪声频率相应波长的1/20时,就产生天线效应,噪声通过走线向外发射。
印刷线路板的过孔大约引起0.5pF的电容。
一个集成电路本身的封装材料引入2~6pF电容。
一个线路板上的接插件,有520nH的分布电感。
一个双列直插的24引脚集成电路插座,引入4~18nH的分布电感。
这些小的分布参数对于运行在较低频率下的微控制器系统是可以忽略不计的;而对于高速系统必须予以特别注意。
下面便是避免PCB布线分布参数影响而应该遵循的一般要求:(1) 增大走线的间距以减少电容耦合的串扰;(2) 平行地布电源线和地线以使PCB电容达到最佳;(3) 将敏感的高频线布在远离高噪声电源线的地方以减少相互之间的耦合;(4) 加宽电源线和地线以减少电源线和地线的阻抗。
3.2 分割:分割是指用物理上的分割来减少不同类型线之间的耦合,尤其是通过电源线和地线的耦合。
图2给出了用分割技术将4个不同类型的电路分割开的例子。
在地线面,非金属的沟用来隔离四个地线面。
L 和C 作为板子上的每一部分的过滤器,减少不同电路电源面间的耦合。
高速数字电路由于其更高的瞬时功率需求而要求放在靠近电源入口处。
接口电路可能会需要抗静电放电(ESD )和暂态抑制的器件或电路来提高其电磁抗扰性,应独立分割区域。
对于L 和C 来说,最好不同分割区域使用各自的L 和C ,而不是用一个大的L和C ,因为这样它便可以为不同的电路提供不同的滤波特性。
3.3 基准面的射频电流抑制: 不管是对多层PCB 的基准接地层还是单层PCB 的地线,电流的路径总是从负载回到电源。
返回通路的阻抗越低,PCB 的电磁兼容性能越好。
由于流动在负载和电源之间的射频电流的影响,长的返回通路将在彼此之间产生射频耦合,因此返回通路应当尽可能的短,环路区域应当尽可能的小。
3.4 布线分离:布线分离的作用是将PCB 同一层内相邻线路之间的串扰和噪声耦合最小化。
所有的信号(时钟,视频,音频,复位等等)在线与线、边沿到边沿间应在空间上远离。
为了进一步的减小电磁耦合,将基准地布放在关键信号附近或之间以隔离其他信号线上产生的或信号线相互之间产生的耦合噪声。
3.5 电源线设计:根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。
同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。
3.6 抑制反射干扰与终端匹配:为了抑制出现在印制线终端的反射干扰,除了特殊需要之外,应尽可能缩短印制线的长度和采用慢速电路。
必要时可加终端匹配。
终端匹配方法比较多,常见终端匹配方法见图3所示。
根据经验,对一般速度较图2:PCB 地线分割图4:时钟信号的匹配图3:常用终端匹配方法快的TTL电路,其印制线条长于10cm以上时就应采用终端匹配措施。
匹配电阻的阻值应根据集成电路的输出驱动电流及吸收电流的最大值来决定。
时钟信号较多采用串联匹配,见图4所示。
3.7 保护与分流线路:在时钟电路中,局部去耦电容对于减少沿着电源干线的噪声传播有着非常重要的作用。
但是时钟线同样需要保护以免受其他电磁干扰源的干扰,否则,受扰时钟信号将在电路的其他地方引起问题。
设置分流和保护线路是对关键信号(比如:对在一个充满噪声的环境中的系统时钟信号)进行隔离和保护的非常有效的方法。
PCB内的分流或者保护线路是沿着关键信号的线路两边布放隔离保护线。
保护线路不仅隔离了由其他信号线上产生的耦合磁通,而且也将关键信号从与其他信号线的耦合中隔离开来。
分流线路和保护线路之间的不同之处在于分流线路不必两端端接(与地连接),但是保护线路的两端都必须连接到地。
为了进一步的减少耦合,多层PCB中的保护线路可以每隔一段就加上到地的通路。