影响EMC的因数


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电压——电源电压越高,意味着电压振幅越大而发射就更多,而低电源电压影响敏感度。
频率——高频产生更多的发射,周期性信号产生更多的发射。在高频数字系统中,当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中,当负载电流变化时产生电流尖峰信号。
接地——对于电路设计没有比可靠和完美的电源系统更重要的事情。在所有EMC问题中,主要问题是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法:单点、多点和混合。在频率低于1MHz时可采用单点接地方法,但不适于高频。在高频应用中,最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地而高频用多点接地的方法。地线布局是关键的。高频数字电路和低电平模拟电路的地回路绝对不能混合。
PCB设计——适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。
电源去耦——当器件开关时,在电源线上会产生瞬态电流,必须衰减和滤掉这些瞬态电流来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电压。高di/dt产生大范围高频电流,激励部件和缆线辐射。流经导线的电流变化和电感会导致压降,减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。
降低噪声的技术
防止干扰有三种方法:
1. 抑制源发射。
2. 使耦合通路尽可能地无效。
3. 使接收器对发射的敏感度尽量小。
下面介绍板级降噪技术。板级降噪技术包括板结构、线路安排和滤波。
板结构降噪技术包括:
* 采用地和电源平板
* 平板面积要大,以便为电源去耦提供低阻抗
* 使表面导体最少
* 采用窄线条(4到8密耳)以增加高频阻尼和降低电容耦合
* 分开数字、模拟、接收器、发送器地/电源线
* 根据频率和类型分隔PCB上的电路
不要切痕PCB,切痕附近的线迹可能导致不希望的环路
* 采用多层板密封电源和地板层之间的线迹
* 避免大的开环板层结构
* PCB联接器接机壳地,这为防止电路边界处的辐射提供屏蔽
* 采用多点接地使高频地阻抗低
* 保持地引脚短于波长的1/20,以防止辐射和保证低阻抗线路安排降噪技术包括用45。而不是90。线迹转向,90。转向会增加电容并导致传输线特性阻抗变化
* 保持相邻激励线迹之间的间距大于线迹的宽度以使串扰最小
* 时钟信号环路面积应尽量小
* 高速线路和时钟信号线要短和直接连接
* 敏感的线迹不要与传输高电流快速开关转换信号的线迹并行
* 不要有浮空数字输入,以防止不必要的开关转换和噪声产生
* 避免在晶振和其它固有噪声电路下面有供电线迹
* 相应的电源、地、信号和回路线迹要平行以消除噪声
* 保持时钟线、总线和片使能与输入/输出线和连接器分隔
* 路线时钟信号正交I/O信号
* 为使串扰最小,线迹用直角交叉和散置地线
* 保护关键线迹(用4密耳到8密耳线迹以使电感最小,路线紧靠地板层,板层之间夹层结构,保护夹层的每一边都有地)
滤波技术包括:
* 对电源线和所有进入PCB的信号进行滤波
* 在IC的每一个点原引脚用高频低电感陶瓷电容(14MHz用0.1UF,超过15MHz用0.01UF)进行去耦
* 旁路模拟电路的所有电源供电和基准电压引脚
* 旁路快速开关器件
* 在器件引线处对电源/地去耦
* 用多级滤波来衰减多频段电源噪声
其它降噪设计技术有:
* 把晶振安装嵌入到板上并接地
* 在适当的地方加屏蔽
* 用串联终端使谐振和传输反射最小,负载和线之间的阻抗失配会导致信号部分反射,反射包括瞬时扰动和过冲,这会产生很大的EMI
* 安排邻近地线紧靠信号线以便更有效地阻止出现电场
* 把去耦线驱动器和接收器适当地放置在紧靠实际的I/O接口处,这可降低到PCB其它电路的耦合,并使辐射和敏感度降低
* 对有干扰的引线进行屏蔽和绞在一起以消除PCB上的相互耦合
* 在感性负载上用箝位二极管
EMC是DSP系统设计所要考虑的重要问题,应采用适当的降噪技术使DSP系统符合EMC要求
第二篇 PowerPCB在印制电路板设计中的应用技术
作者 :中国船舶工业总公司第七0七研究所 谷健
印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件。它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高。PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大。实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子产品的可靠性产生不利影响。例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声。因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法,遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。
一、 PCB设计的一般原则
要使电子电路获得最佳性能,元器件的布局及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB,应遵循以下的一般性原则:
1.布局
首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
*在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:
(1)尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
(2)某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
(3)重量超过15g的元器件,应当用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
(4)对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上方便调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
(5)应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元。对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:
(1)按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
(2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
(3)在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。
(4)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽双为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200×150mm时,应考虑电路板所受的机械强度。


 

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