PBC设计中电磁兼容性分析

因在于：印制电路板上有许多集成电路元件， 尤其遇有耗电多的元件时，因受接地线粗细 的限制，会在地线上产生较大的电位差，引起 抗噪声性能下降；若将接地线构成环路，则会 缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声性能。
4.滤波技术 滤波器是一种使有用信号通过而阻止无 用信号通过的电子网络。在抗干扰电路中，滤 波器常常被用来对噪声、干扰等一些非工作 信号进行抑制或衰减，达到净化工作信号的 目的。特别是对抑制由导线传导耦合到电路 中而又对具有一定频率特性的干扰效果十分 明显。在测控装备接收机中大量的应用滤波 技术来抗干扰。主要有旁路滤波和去耦滤波 两种。 4.1 旁路滤波器 旁路滤波器是一种最常见的无源滤波器 电路，主要用于对电源网中干扰信号的滤除， 同时可以滤除交流分量而保持直流分量。在 测控装备电源的输入端采用了这种电路。 4.2 去耦滤波器 众所周知，当一个直流电源给多个电路 供电时，如处理不当，可由电源的内阻引起各 电路间的相互干扰或产生自激振荡之类的噪 声。在测控装备接收机中，解决的办法是在每 个电路的直流电源进线端与地之间加接 LC 去耦滤波器。利用去耦滤波器可以把电路和 电源隔离，以消除各电路间的耦合。 5.利用软件对 PCB 进行电磁兼容性分析 与优化 设计图纸完成后，采用软件进行 PCB 的 场仿真，可得到我们想要的电流图和 EM 进 场分布图。在仿真模型中，依据前面所提到的 元件布局和走线原则适当调整强场区中的信 号线和敏感元件位置，使之远离强场区，调整 后的 PCB 的布局设计将更趋于合理，电磁兼 容性得到提高。 结束语 电磁干扰已成为电路设计中所面临的主 要问题之一，PCB 设计中的抗干扰是一项实 践性非常强的技术工作。元件间的合理布局、 增大布线间距、短线廉洁、减少布线过程中的 过孔设置、降低连线的特性阻抗、避免多贫交 调影响等是减少电磁干扰的有效方法。良好 的 PCB 设计可以大大提高系统的抗干扰能 力，从而提高系统的可靠性。 参考文献 [1]江思敏，PCB 和电磁兼容性设计，机械 工业出版社，2006. [2]毛楠,电子电路抗干扰实用电路技术, 国防工业出版社,1996. 作者简介：张恒华，1978，6；湖北武汉； 男；本科；工程师；通讯工程；中国人民解放军 91913 部队；任光，1973，9；辽宁营口；男；本 科；工程师；通讯工程；中国人民解放军 91913 部队。 （作者单位：中国人民解放军 91913 部队）
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2.2 最小化串扰的影响，每条走线与其他 走线之间的距离应尽可能大。
2.3 避免 90 度直角拐角走线。90 度拐角 走线会增加走线的长度，并增加走线的寄生 电容。在非常快的边沿变化速度时，这些不连 续会造成信号发射，产生严重的信号完整性 问题，建议使用 45 度走线，如要使用 90 度走 线，建议将拐角处圆整，以减小拐角处宽度的 变化。
2.4 PCB 走线中应遵循 3-W 法则，即所有 走线的分隔距离满足：走线边沿间的距离应 大于或等于 2 倍的走线宽度，也就是中心线 之间的距离为走线宽度的 3 倍。
3.接地方法 PCB 设计中，通常可以采用多种接的方 式，在电路设计中，地有多种含义，比如“数字 地 ”、“ 模 拟 地 ”、“ 信 号 地 ”、“ 噪 声 地 ”、“ 电 源 地”等。常用的接地方式有：“单点接地”、“多 点接地”、“混合接地”。处理接地问题应注意 以下问题。 3.1 在小信号与大电流电路做在一起的 电路中，必须将 GND 明显地区分开来。布线 方法为将小信号 GND 与大电流进行分离，通 常使用两根引线的 GND。使大电流不在布线 电阻上流动，从而不产生干扰，如像功率放大 级和负载那样，将大电流流动的部分由电源 直接布线。还有，将小信号部分进行汇总，也 直接由电源进行布线。如果这样做，小信号线 与大电流线完全分离，再将汇总的小信号 GND 与功率放大级的 GND 相连接。 3.2 正确选择单点接地与多点接地。在低 频电路中信号的工作频率小于 1MHZ，它的 布线和器件间的电感影响小，而接地电路形 成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点 接地方式。当信号工作频率大于 10MHZ 时， 地线电阻变得很大，因此应尽量降低地线阻 抗，应采用近多点接地。当工作频率在 1MHZ~10MHZ 时，如果采用一点接地，其地 线长度不应超过波长的 120，否则应采用多点 接地法。 3.3 数字地与模拟地分开。电路板上既有 高速逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量 分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端 地线相连。低频电路的地应尽量采用单点并 联接地，实际布线有困难时可以部分串联后 再并联接地；高频电路宜采用多点串连接地， 地线应短而粗。高频元件周围应尽量用栅格 状大面积地箔，要尽量加大线形电路的接地 面积。 3.4 接地线应尽量加粗。若接地线用很细 的线条则接地电位会随电流的变化而变化， 致使定时信号电平不稳，抗噪声性能降低。因 此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于 印刷电路板的允许电流。如有可能，接地线的 宽度应大于 3M 3.5 接地线构成闭环路。设计只由数字电 路组成的印刷电路板的地线系统时将接地线 做成闭路可以明显地提高抗噪声能力。其原
T 容性分析
文／张恒华 任 光
【摘 要】本文在充分分析 PCB 电磁兼 容问题产生的原理的基础上，提出了在 PCB 设计中有效防止电磁干扰的四种方法，对于 PCB 设计中的电磁兼容性提高有着重要意义。
【关键词】印制电路板 PCB 电磁兼容性 电磁兼容性（EMC）就是一个设备或系统 在其电磁环境中能正常工作，不会对其工作 环境中任何事物产生不可承受的电磁扰动能 力。电磁兼容问题包括三个要素：电磁干扰 源、偶和路径、敏感设备。 随着信息化技术的发展，电子产品的数 量和种类不断增加，其功能和速度也在不断 提高，使印制电路板(PCB)电子器件密度越来 越大，走线越来越窄，信号频率越来越高，不 可避免地引入电磁兼容性问题。产品电磁兼 容性的高低已成为衡量电子产品与系统质量 的重要指标。PCB 是电子产品中电路元件和 电子器件的支撑件，它提供电路元件和器件 之间的电气连接，在电子产品的研发设计中， 在保持系统功能的情况下，通过 PCB 设计和 布置，可从根源上消除电磁干扰并提高其抗 干扰度，因此，PCB 设计中的电磁兼容性分析 有着及其重要的意义。 1.PCB 设计中元器件的总体布局 PCB 设计中元器件的总体布局关系到整 个电路板的电磁兼容性，良好的布局可以从 根本上消除某些兼容性问题。 1.1 确定合适的 PCB 尺寸，尺寸大电路走 线长，抗干扰能力下降；尺寸过小散热不好， 线路密集邻近的走线易相互干扰。 1.2 将 PCB 进行功能分割，不同的功能区 域进行物理分割，既防止了不同频带宽区域 之间信号相互耦合，又使射频环路面积更小， 优化信号质量。 1.3 应先确定特殊原件的位置，并将数字 电路、模拟电路以及电源电路分别防置；将变 频电路与低频电路分开，尽量使它们各自隔 离。将时钟走线走在返回通路接地平面、接地 网络附近。对于单面、双面板可以使接地线、 保护走线、信号返回走线尽可能平行靠近信 号走线，使环面积减小。 1.4 对高速高性能系统在目标成本允许 的情况下采用叠层设计。 1.5 某些敏感器件例如锁相环，对噪声干 扰特别敏感，它需要更高层次的隔离，解决方 法是在敏感期间周围的电源铜箔上蚀刻出马 蹄形，将能得到良好的隔离性。该器件使用的 所有信号进出都通过狭窄的马蹄形跟不开 口。噪声电流必须在开口周围经过而不接近 敏感部分，使用这种方法时，所有其它信号都 远离被隔离部分。这种设计方法可以避免能 够引起干扰噪声的信号产生。 2.确定 PCB 的走线形式 2.1 走线长度尽可能短。信号被传输后， 它会在走线的整个长度上进行传输，相应的 放射也会是传输线的长度。所有这些必须在 信号的上升期间发生，否则走线就会作为传 输线而影响信号品质，甚至造成信号失真无效。