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避免PCB設計中出現EMC和EMI的 9 個技巧(二)
6、EMI 屏蔽
屏蔽和濾波可以將 EMI 的影響降至*低。一些屏蔽和過濾選項包括:
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組件和電路板屏蔽
物理屏蔽是封裝整個或部分電路板的金屬封裝。目標是防止 EMI 進入電路板的電路,具體方法因 EMI 來源而異。
對于來自系統內部的 EMI,組件屏蔽可用于封裝產生 EMI 的特定組件,從而連接到地,減小天線環路尺寸并吸收 EMI。其他屏蔽可能會包裹整個電路板,以防止來自外部來源的 EMI。
例如,法拉第籠是一種厚厚的保護外殼,旨在阻擋射頻波。這些設備通常由金屬或導電泡沫制成。
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低通濾波
有時,PCB 可以包括低通濾波器以消除組件中的高頻噪聲。這些濾波器抑制來自這些部分的噪聲,允許電流在返回路徑上繼續而不受干擾。
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電纜屏蔽
傳輸模擬和數字電流的電纜會產生*多的 EMI 問題,屏蔽這些電纜并將它們前后接地有助于消除 EMI 干擾。
7、跟蹤路由
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對輸出相同但方向相反的電流信號進行并聯布局,以消除磁干擾。
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應*大限度地減少印刷引線的不連續性。例如,引線寬度不應突然變化,引線角超過 90°。
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EMI 大多由時鐘信號線產生,在走線過程中時鐘信號線應靠近接地回路。
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當涉及遠離 PCB 的電線時,應將驅動器放置在連接器旁邊。
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由于時鐘引線、行驅動器或總線驅動器的信號線通常承載較大的瞬態電流,因此印刷引線應盡可能短。對于分立元件,印刷引線寬度可以達到大約 1.5mm。然而,對于 IC,印刷引線的寬度應在 0.2mm 至 1.0mm 之間。
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避免在熱器件周圍或大電流流過的引線周圍使用大面積銅箔,否則產品長時間處于熱環境中可能會導致銅箔膨脹或掉落等問題。如果必須使用大面積的銅箔,*好利用柵格,這樣有利于消除銅箔與基板熱粘合產生的逸出氣體。
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焊盤中心的過孔孔徑應適當大于元件引腳的孔徑。如果焊盤太大,往往會產生干焊。
8、路由設計
為了*大限度地減少輻射干擾,應選擇多層 PCB,內層定義為電源層和接地層,以降低電源電路阻抗,并在信號線產生均勻接地層的情況下阻止公共阻抗噪聲。它通過改善信號線和接地層之間的分布電容,在阻止輻射方面發揮著關鍵作用。
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電源線、地線和電路板上的走線對高頻信號應保持低阻抗。當頻率保持如此高時,電源線、接地線和電路板走線都成為負責接收和發射干擾的小天線。為了克服這種干擾,與增加濾波電容相比,降低電源線、地線和電路板走線所具有的高頻阻抗更為重要。因此,電路板上的走線應短而粗且排列均勻。
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電源線、地線和印刷走線應適當布置,使其短而直,以盡量減少信號線和返回線形成的環路面積。
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時鐘發生器應盡可能靠近時鐘設備。
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石英晶體振蕩器的外殼應接地。
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時鐘域應由接地線環繞,時鐘線應盡可能短。
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電路板應采用45°而不是90°的折線,以減少高頻信號的傳輸和耦合。
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單層PCB和雙層PCB應采用單點接電源和單點接地。電源線和接地線都應盡可能粗。
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I/O 驅動電路應靠近電路板邊緣的連接器。
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關鍵線要盡量粗,兩邊要加保護地,高速線路應短而直。
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組件引腳應盡可能短,這尤其適用于去耦電容器,使用無引腳的安裝電容。
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對于 A/D 元件,數字部分和模擬部分的地線不能交叉。
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時鐘、總線和芯片選擇信號應遠離 I/O 線和連接器。
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模擬電壓輸入線、參考電壓端應遠離數字電路信號線,尤其是時鐘。
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當時鐘線與 I/O 線垂直時,干擾比與 I/O 線平行時更小。此外,時鐘組件引腳應遠離 I/O 電纜。
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不應在石英晶體或對噪聲敏感的設備下進行跟蹤。
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切勿在弱信號電路或低頻電路周圍產生電流回路。
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任何信號都不應該產生循環。如果必須安排一個循環,它應該盡可能小。
9、去藕和接地
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解耦設計
由電感和電容組成的低通濾波器能夠濾除高頻干擾信號。線路上的寄生電感會使供電速度變慢,從而使驅動器件的輸出電流下降。
去耦電容的適當放置和電感電容儲能功能的應用,使得在開關的瞬間為器件提供電流成為可能。在直流回路中,負載變化會引起電源噪聲。去耦電容配置可以阻止由于負載變化而產生的噪聲。
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接地設計
對于電子設備,接地是控制干擾的關鍵方法。如果接地與屏蔽措施正確結合,大部分干擾問題都會得到解決。