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PCB設(shè)計如何消除電磁干擾?

發(fā)布時間 :2021-05-14 16:28 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
抗干擾問題是現(xiàn)代PCB設(shè)計中一個很重要的環(huán)節(jié),它直接反映了整個系統(tǒng)的性能和工作的可靠性。對PCB設(shè)計工程師來說,抗干擾設(shè)計是大家必須要掌握的重點和難點。
 
深圳PCB設(shè)計公司
 

PCB板中干擾的存在

在實際研究中發(fā)現(xiàn),PCB板的設(shè)計主要有四方面的干擾存在:電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾(EMI)。
 
1. 電源噪聲
高頻電路中,電源所帶有的噪聲對高頻信號影響尤為明顯。因此,首先要求電源是低噪聲的。在這里,干凈的地和干凈的電源同樣重要。
 
電源特性
 
電源特性
 
2. 傳輸線
在PCB中只可能出現(xiàn)兩種傳輸線:帶狀線和微波線,傳輸線最大的問題就是反射,反射會引發(fā)出很多問題,例如負(fù)載信號將是原信號與回波信號的疊加,增加信號分析的難度;反射會引起回波損耗(回?fù)p),其對信號產(chǎn)生的影響與加性噪聲干擾產(chǎn)生的影響同樣嚴(yán)重。
 
3. 耦合
干擾源產(chǎn)生的干擾信號是通過一定的耦合通道對電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。
 
干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種:直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、輻射耦合等。
 
公共阻抗耦合
 
公共阻抗耦合
 
 
4. 電磁干擾(EMI)
電磁干擾EMI有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個電網(wǎng)絡(luò)上的信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。
 
輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合(干擾)到另一個電網(wǎng)絡(luò)。
 
在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計中,高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。

 

PCB設(shè)計抗干擾措施

印制電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系,接下來,我們僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項常用措施做一些說明。
 
1. 電源線設(shè)計
根據(jù)印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。
 
2. PCB設(shè)計地線設(shè)計的原則
(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地,實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而租,高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。
 
(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能,接地線應(yīng)在2~3mm以上。
 
(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。
 
3. 退藕電容配置
PCB設(shè)計的常規(guī)做法之一是在印制板的各個關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐伺弘娙?。退藕電容的一般配置原則是:
 
(1)電源輸入端跨接10 ~100uf的電解電容器。如有可能,接100uF以上的更好。
(2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01pF的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1 ~ 10pF的鉭電容。
(3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件,如 RAM、ROM存儲器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容。
(4)電容引線不能太長,尤其是高頻旁路電容不能有引線。
 
4. PCB設(shè)計中消除電磁干擾的方法
(1)減小環(huán)路:每個環(huán)路都相當(dāng)于一個天線,因此我們需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量,環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線效應(yīng)。確保信號在任意的兩點上只有唯一的一條回路路徑,避免人為環(huán)路,盡量使用電源層。
(2)濾波:在電源線上和在信號線上都可以采取濾波來減小EMI,方法有三種:去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。
 
濾波器的類型
 
濾波器的類型
 
(3)屏蔽。
(4)盡量降低高頻器件的速度。
(5)增加PCB板的介電常數(shù),可防止靠近板的傳輸線等高頻部分向外輻射;增加PCB板的厚度,盡量減小微帶線的厚度,可以防止電磁線的外溢,同樣可以防止輻射。

PCB設(shè)計打樣

深圳宏力捷電子電路板設(shè)計能力

最高信號設(shè)計速率:10Gbps CML差分信號;
最高PCB設(shè)計層數(shù):40層;
最小線寬:2.4mil;
最小線間距:2.4mil;
最小BGA PIN 間距:0.4mm;
最小機(jī)械孔直徑:6mil;
最小激光鉆孔直徑:4mil;
最大PIN數(shù)目:;63000+
最大元件數(shù)目:3600;
最多BGA數(shù)目:48+。

PCB設(shè)計服務(wù)流程

1. 客戶提供原理圖咨詢PCB設(shè)計;
2. 根據(jù)原理圖以及客戶設(shè)計要求評估報價;
3. 客戶確認(rèn)報價,簽訂合同,預(yù)付項目定金;
4. 收到預(yù)付款,安排工程師設(shè)計;
5. 設(shè)計完成后,提供文件截圖給客戶確認(rèn);
6. 客戶確認(rèn)OK,結(jié)清余款,提供PCB設(shè)計資料。


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