提高PCB設(shè)計(jì)的電磁兼容性 來了有寶!
阻抗:布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。例如,l盎司銅則有O.49 mΩ/單位面積的阻抗。電容:布線的電容是由絕緣體(EoEr)、電流到達(dá)的范圍(A)以及走線間距(h)決定的。用等式表達(dá)為C=EoErA/h,Eo是自由空間的介電常數(shù)(8.854 pF/m),Er是PCB基體的相關(guān)介電常數(shù)(在FR4碾壓中為4.7)。
電感:布線的電感平均分布在布線中,大約為1 nH/m。
對(duì)于1盎司銅線來說,在O.25 mm(10mil)厚的FR4碾壓情況下,位于地線層上方的0.5mm(20mil)寬,20 mm(800 mil)長(zhǎng)的線能產(chǎn)生9.8 m∧的阻抗,20 nH的電感以及與地之間1.66 pF的耦合電容。將上述值與元器件的寄生效應(yīng)相比,這些都是可以忽略不計(jì)的,但所有布線的總和可能會(huì)超出寄生效應(yīng)。因此,設(shè)計(jì)者必須將這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。PCB布線的普遍方針:
(1)增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_;
(2)平行的布電源線和地線以使PCB電容達(dá)到最佳;
(3)將敏感的高頻線布在遠(yuǎn)離高噪聲電源線的地方;
(4)加寬電源線和地線以減少電源線和地線的阻抗。
2.2 分割
分割是指用物理上的分割來減少不同類型線之間的耦合,尤其是通過電源線和地線。
用分割技術(shù)將4個(gè)不同類型的電路分割開的例子。在地線面,非金屬的溝用來隔離四個(gè)地線面。L和C作為板子上的每一部分的過濾器.減少不同電路電源面間的耦合。高速數(shù)字電路由于其更高的瞬時(shí)功率需量而要求放在電源入口處。接口電路可能會(huì)需要靜電釋放(ESD)和暫態(tài)抑制的器件或電路。對(duì)于L和C來說,最好使用不同值的L和C,而不是用一個(gè)大的L和C,因?yàn)檫@樣它便可以為不同的電路提供不同的濾波特性。
2.3 局部電源和IC間的去耦
局部去耦能夠減少沿著電源干線的噪聲傳播。連接著電源輸入口與PCB之間的大容量旁路電容起著一個(gè)低頻脈動(dòng)濾波器的作用,同時(shí)作為一個(gè)電勢(shì)貯存器以滿足突發(fā)的功率需求。此外,在每個(gè)IC的電源和地之間都應(yīng)當(dāng)有去耦電容.這些去耦電容應(yīng)該盡可能的接近引腳。這將有助于濾除IC的開關(guān)噪聲。
2.4 接地技術(shù)
接地技術(shù)既應(yīng)用于多層PCB,也應(yīng)用于單層PCB。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗,以此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢(shì)。
(1)單層PCB的接地線
在單層(單面)PCB中,接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬,且至少應(yīng)為1.5 mm(60 mil)。由于在單層PCB上無法實(shí)現(xiàn)星形布線,因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低,否則將引起線路阻抗與電感的變化。
阻抗:布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。例如,l盎司銅則有O.49 mΩ/單位面積的阻抗。電容:布線的電容是由絕緣體(EoEr)、電流到達(dá)的范圍(A)以及走線間距(h)決定的。用等式表達(dá)為C=EoErA/h,Eo是自由空間的介電常數(shù)(8.854 pF/m),Er是PCB基體的相關(guān)介電常數(shù)(在FR4碾壓中為4.7)。
電感:布線的電感平均分布在布線中,大約為1 nH/m。
對(duì)于1盎司銅線來說,在O.25 mm(10mil)厚的FR4碾壓情況下,位于地線層上方的0.5mm(20mil)寬,20 mm(800 mil)長(zhǎng)的線能產(chǎn)生9.8 m∧的阻抗,20 nH的電感以及與地之間1.66 pF的耦合電容。將上述值與元器件的寄生效應(yīng)相比,這些都是可以忽略不計(jì)的,但所有布線的總和可能會(huì)超出寄生效應(yīng)。因此,設(shè)計(jì)者必須將這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。PCB布線的普遍方針:
(1)增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_;
(2)平行的布電源線和地線以使PCB電容達(dá)到最佳;
(3)將敏感的高頻線布在遠(yuǎn)離高噪聲電源線的地方;
(4)加寬電源線和地線以減少電源線和地線的阻抗。
2.2 分割
分割是指用物理上的分割來減少不同類型線之間的耦合,尤其是通過電源線和地線。
用分割技術(shù)將4個(gè)不同類型的電路分割開的例子。在地線面,非金屬的溝用來隔離四個(gè)地線面。L和C作為板子上的每一部分的過濾器.減少不同電路電源面間的耦合。高速數(shù)字電路由于其更高的瞬時(shí)功率需量而要求放在電源入口處。接口電路可能會(huì)需要靜電釋放(ESD)和暫態(tài)抑制的器件或電路。對(duì)于L和C來說,最好使用不同值的L和C,而不是用一個(gè)大的L和C,因?yàn)檫@樣它便可以為不同的電路提供不同的濾波特性。
2.3 局部電源和IC間的去耦
局部去耦能夠減少沿著電源干線的噪聲傳播。連接著電源輸入口與PCB之間的大容量旁路電容起著一個(gè)低頻脈動(dòng)濾波器的作用,同時(shí)作為一個(gè)電勢(shì)貯存器以滿足突發(fā)的功率需求。此外,在每個(gè)IC的電源和地之間都應(yīng)當(dāng)有去耦電容.這些去耦電容應(yīng)該盡可能的接近引腳。這將有助于濾除IC的開關(guān)噪聲。
2.4 接地技術(shù)
接地技術(shù)既應(yīng)用于多層PCB,也應(yīng)用于單層PCB。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗,以此減少從電路返回到電源之間的接地回路的電勢(shì)。
(1)單層PCB的接地線
在單層(單面)PCB中,接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬,且至少應(yīng)為1.5 mm(60 mil)。由于在單層PCB上無法實(shí)現(xiàn)星形布線,因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低,否則將引起線路阻抗與電感的變化。
(2)雙層PCB的接地線
在雙層(雙面)PCB中,對(duì)于數(shù)字電路優(yōu)先使用地格柵/點(diǎn)陣布線,這種布線方式可以減少接地阻抗,接地回路和信號(hào)環(huán)路。像在單層PCB中,地線和電源線的寬度最少應(yīng)為1.5mm。另外的一種布局是將接地層放在一邊,信號(hào)和電源線放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗,去耦電容可以放置在距離IC供電線和接地層之間盡可能近的地方。
(3)保護(hù)環(huán)
保護(hù)環(huán)是一種可以將充滿噪聲的環(huán)境(比如射頻電流)隔離在環(huán)外的接地技術(shù),這是因?yàn)樵谕ǔ5牟僮髦袥]有電流流過保護(hù)環(huán)。
(4)PCB電容
在多層板上,由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了PCB電容。在單層板上,電源線和地線的平行布放也將導(dǎo)致這種電容效應(yīng)。PCB電容的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有非常高的頻率響應(yīng)和均勻的分布在整個(gè)面或整條線上的低串連電感。它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)板上的去耦電容。沒有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元件具有這個(gè)特性。
(5)高速電路與低速電路
布放高速電路時(shí)應(yīng)使其更接近接地面,而低速電路應(yīng)使其接近電源面。
(6)地的銅填充
在某些模擬電路中,沒有用到的電路板區(qū)域是由一個(gè)大的接地面來覆蓋,以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是假如這片銅區(qū)是懸空的(比如它沒有和地連接),那么它可能表現(xiàn)為一個(gè)天線,并將導(dǎo)致電磁兼容問題。
(7)多層PCB中的接地面和電源面
在多層PCB中,推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中,以便在整個(gè)板上產(chǎn)生一個(gè)大的PCB電容。速度最快的關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)當(dāng)臨近接地面的一邊,非關(guān)鍵信號(hào)則布放為靠近電源面。
(8)電源要求
當(dāng)電路需要不止一個(gè)電源供給時(shí),采用接地將每個(gè)電源分離開。但是在單層PCB中多點(diǎn)接地是不可能的。一種解決方法是把從一個(gè)電源中引出的電源線和地線同其他的電源線和地線分隔開。這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。
3 結(jié)束語
本文所介紹的各種方法與技巧有利于提高PCB的EMC特性,當(dāng)然這些只是EMC設(shè)計(jì)中的一部分,通常還要考慮反射噪聲,輻射發(fā)射噪聲,以及其他工藝技術(shù)問題引起的干擾。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求和設(shè)計(jì)條件,采用合理的抗電磁干擾措施,設(shè)計(jì)出具有良好EMC性能的PCB電路板。
同類文章排行
- 車用PCB行業(yè)是一個(gè)擁有巨大發(fā)展?jié)摿Φ陌鍓K
- 中國PCB行業(yè)增速高于全球平均水平
- 芯片如何焊接在電路板上?
- FPC柔性線路板在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析
- 如何清潔電路板?
- 關(guān)于多層PCB線路板的誕生
- 如何避免FPC連接器斷裂?
- FPC制程中常見缺陷和解決方案
- PCB過孔為什么不能打在焊盤上?
- 柔性線路板三種主要功能敘述
最新資訊文章
- 車用PCB行業(yè)是一個(gè)擁有巨大發(fā)展?jié)摿Φ陌鍓K
- 中國PCB行業(yè)增速高于全球平均水平
- 芯片如何焊接在電路板上?
- FPC柔性線路板在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析
- 如何清潔電路板?
- 關(guān)于多層PCB線路板的誕生
- 如何避免FPC連接器斷裂?
- FPC制程中常見缺陷和解決方案
- PCB過孔為什么不能打在焊盤上?
- 柔性線路板三種主要功能敘述