PCB布線時,有哪些技巧可以優(yōu)化電磁兼容性


在PCB布線時,優(yōu)化電磁兼容性(EMC)是至關(guān)重要的。以下是一些關(guān)鍵的技巧,可以幫助設(shè)計師提升PCB的電磁兼容性:
一、選擇合理的導(dǎo)線寬度
瞬變電流在印制線條上產(chǎn)生的沖擊干擾主要由印制導(dǎo)線的電感成分造成,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。
印制導(dǎo)線的電感量與其長度成正比,與其寬度成反比,所以短而精的導(dǎo)線有利于抑制干擾。
對于分立元件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右通??蓾M足要求;對于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇。
二、采用正確的布線策略
采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,但會增加導(dǎo)線之間的互感和分布電容。如果布局允許,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),即一面橫向布線,另一面縱向布線,然后在交叉孔處用金屬化孔相連。
避免長距離的平等走線,以抑制印制電路板導(dǎo)線之間的串?dāng)_。盡可能拉開線與線之間的距離,信號線與地線及電源線盡可能不交叉。
在一些對干擾十分敏感的信號線之間設(shè)置一根接地的印制線,可以有效地抑制串?dāng)_。
三、優(yōu)化高頻信號布線
高頻信號通過印制導(dǎo)線時容易產(chǎn)生電磁輻射,因此應(yīng)注意以下幾點:
盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性,例如導(dǎo)線寬度不要突變,導(dǎo)線的拐角應(yīng)大于90度(最好采用兩個45度角),禁止環(huán)狀走線等。
時鐘信號引線最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,走線時應(yīng)與地線回路相靠近,驅(qū)動器應(yīng)緊挨著連接器。
總線驅(qū)動器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動的總線。
數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每兩根信號線之間夾一根信號地線。
四、使用終端匹配
為了抑制出現(xiàn)在印制線條終端的反射干擾,除了特殊需要之外,應(yīng)盡可能縮短印制線的長度和采用慢速電路。
必要時可加終端匹配,即在傳輸線的末端對地和電源端各加接一個相同阻值的匹配電阻。匹配電阻的阻值應(yīng)根據(jù)集成電路的輸出驅(qū)動電流及吸收電流的最大值來決定。
五、差分信號布線
布線非??拷牟罘中盘枌ο嗷ブg會緊密耦合,這種耦合會減小EMI發(fā)射。
差分信號也是高速信號,所以高速設(shè)計規(guī)則通常都適用于差分信號的布線。
差分PCB線通??偸浅蓪Σ季€,而且它們之間的距離沿線對的方向在任意位置都保持為一個常數(shù)不變。
六、接地與分隔
將PCB接地是降低EMI的一個重要途徑。設(shè)計時應(yīng)使PCB電路板總面積內(nèi)的接地面積盡可能大,以減少發(fā)射、串?dāng)_和噪聲。
將模擬電路和數(shù)字電路分開,因為模擬電路的安培數(shù)較高或電流較大,應(yīng)遠離高速走線或開關(guān)信號。如果可能的話,應(yīng)使用接地信號保護它們。
在多層PCB上,模擬走線的布線應(yīng)在一個接地層上,而開關(guān)走線或高速走線應(yīng)在另一個接地層。
七、去耦電容的使用
去耦電容可減少串?dāng)_的不良影響,它們應(yīng)位于設(shè)備的電源引腳和接地引腳之間,這樣可以確保交流阻抗較低,減少噪聲和串?dāng)_。
為了在寬頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)低阻抗,應(yīng)使用多個去耦電容。
電容值最小的電容器要盡可能靠近設(shè)備,以減少對走線產(chǎn)生電感影響。
八、避免直角和過孔問題
應(yīng)避免走線、過孔及其它元器件形成90°角,因為直角會產(chǎn)生輻射。在該角處電容會增加,特性阻抗也會發(fā)生變化,導(dǎo)致反射,繼而引起EMI。
在幾乎所有PCB布局中,都必須使用過孔在不同層之間提供導(dǎo)電連接。但過孔會產(chǎn)生電感和電容,并增加走線長度,需要進行匹配。
九、電纜和物理屏蔽
承載數(shù)字電路和模擬電流的電纜會產(chǎn)生寄生電容和電感,引起很多EMC相關(guān)問題。如果使用雙絞線電纜,則會保持較低的耦合水平,消除產(chǎn)生的磁場。
對于高頻信號,必須使用屏蔽電纜,其正面和背面均接地,以消除EMI干擾。
物理屏蔽是用金屬封裝包住整個或部分系統(tǒng),防止EMI進入PCB電路。
綜上所述,通過遵循這些技巧,設(shè)計師可以顯著提升PCB的電磁兼容性,從而確保電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。
責(zé)任編輯:Pan
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