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標題: 你設計的PCB達標了嗎？6個(gè)技巧教你解決EMI問(wèn)題 [打印本頁(yè)]

作者: 板兒妹0517 時(shí)間: 2020-6-22 10:57
標題: 你設計的PCB達標了嗎？6個(gè)技巧教你解決EMI問(wèn)題
電磁干擾（EMI）歷來(lái)是讓PCB設計工程師們頭疼的一個(gè)問(wèn)題，它威脅著(zhù)電子設備的安全性、可靠性和穩定性。因此，我們在設計PCB時(shí)，需要遵循一定的原則，使電路板的電磁干擾控制在一定的范圍內，達到設計要求和標準，提高電路的整體性能。

電磁干擾（EMI）
電磁干擾有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過(guò)導電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )上的信號耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。輻射干擾是指干擾源通過(guò)空間把其信號耦合（干擾）到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò )。在高速PCB及系統設計中，高頻信號線(xiàn)、集成電路的引腳、各類(lèi)接插件等都可能成為具有天線(xiàn)特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。
解決EMI問(wèn)題的6個(gè)技巧
為了抑制電磁干擾，可采取如下措施：
1. 將PCB接地
降低EMI的一個(gè)重要途徑是設計PCB接地層。第一步是使PCB電路板總面積內的接地面積盡可能大，這樣可以減少發(fā)射、串擾和噪聲。將每個(gè)元器件連接到接地點(diǎn)或接地層時(shí)必須特別小心，如果不這樣做，就不能充分利用可靠的接地層的中和效果。
一個(gè)特別復雜的PCB設計有幾個(gè)穩定的電壓。理想情況下，每個(gè)參考電壓都有自己對應的接地層。但是，如果接地層太多會(huì )增加PCB的制造成本，使價(jià)格過(guò)高。折衷的辦法是在三到五個(gè)不同的位置分別使用接地層，每一個(gè)接地層可包含多個(gè)接地部分。這樣不僅控制了電路板的制造成本，同時(shí)也降低了EMI和EMC。

2. 電源與地合理布線(xiàn)
PCB電源與地的布線(xiàn)是否合理是整個(gè)電路板減小電磁干擾的關(guān)鍵所在。電源線(xiàn)和地線(xiàn)的設計是PCB中不可忽視的問(wèn)題，往往也是難度最大的一項設計，設計時(shí)應遵循以下原則：
a.增大走線(xiàn)的間距以減少電容耦合的串擾；
b.電源線(xiàn)和地線(xiàn)應平行走線(xiàn)，以使分布電容達到最佳；
c.根據承載電流的大小，盡量加粗電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度，減小環(huán)路電阻，同時(shí)使電源線(xiàn)和地線(xiàn)在各功能電路中的走向和信號的傳輸方向一致，這樣有助于提高抗干擾能力；
d.電源和地應直接走線(xiàn)在各自的上方，從而減小感抗和使回路面積最小，盡量使地線(xiàn)走在電源線(xiàn)下面；
e.地線(xiàn)越粗越好，一般地線(xiàn)的寬度不小于3mm；
f.將地線(xiàn)構成閉環(huán)路以縮小地線(xiàn)上的電位差值，提高抗干擾能力；
g.在多層板布線(xiàn)設計時(shí)，可將其中一層作為“全地平面”，這樣可以減少接地阻抗，同時(shí)又起到屏蔽作用。
3. 濾波
在電源線(xiàn)上和在信號線(xiàn)上都可以采取濾波來(lái)減小EMI，方法有三種：去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。EMI濾波器如下圖所示。

▲濾波器的類(lèi)型
4. 減小環(huán)路
每個(gè)環(huán)路都相當于一個(gè)天線(xiàn)，因此我們需要盡量減小環(huán)路的數量，環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線(xiàn)效應。確保信號在任意的兩點(diǎn)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。
5. 避免90°角
為降低EMI，應避免走線(xiàn)、過(guò)孔及其它元器件形成90°角，因為直角會(huì )產(chǎn)生輻射。在該角處電容會(huì )增加，特性阻抗也會(huì )發(fā)生變化，導致反射，繼而引起EMI。要避免90°角，走線(xiàn)應至少以?xún)蓚€(gè)45°角布線(xiàn)到拐角處。
6. 電纜和物理屏蔽
承載數字電路和模擬電流的電纜會(huì )產(chǎn)生寄生電容和電感，引起很多EMC相關(guān)問(wèn)題。如果使用雙絞線(xiàn)電纜，則會(huì )保持較低的耦合水平，消除產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對于高頻信號，必須使用屏蔽電纜，其正面和背面均接地，消除EMI干擾。
物理屏蔽是用金屬封裝包住整個(gè)或部分系統，防止EMI進(jìn)入PCB電路。這種屏蔽就像是封閉的接地導電容器，可減小天線(xiàn)環(huán)路尺寸并吸收EMI。
（圖文內容整理自網(wǎng)絡(luò )）
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