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電磁干擾廣泛存在于各類(lèi)電子電氣設備中，各種電子電氣設備在工作時(shí)或多或少都會(huì )向外發(fā)射電磁波，這種電磁波會(huì )對整個(gè)設備正常工作造成干擾。在電子產(chǎn)品設計中由于對電磁兼容性的考慮不足，致使一些電氣和電子產(chǎn)品不合格，因此作者就該問(wèn)題總結了一些應注意的要點(diǎn)。 1 地線(xiàn)連接 模擬和數字電路擁有獨立的電源和地線(xiàn)通路，盡量加寬這兩部分電路的電源與地線(xiàn)，或采用分開(kāi)的電源層與接地層，以便減小電源與地線(xiàn)回路的阻抗，減小任何可能在電源與地線(xiàn)回路中的干擾電壓。 單獨工作的PCB的模擬地和數字地可在系統接地點(diǎn)附近單點(diǎn)匯接，如電源電壓一致，模擬和數字電路的電源在電源入口單點(diǎn)匯接，如電源電壓不一致，在兩電源較近處并-1～2μf的電容，給兩電源問(wèn)的信號返回電流提供通路。 理想的地線(xiàn)是一個(gè)零阻抗，零電位的物理實(shí)體，它不僅是信號的參考點(diǎn)，而且電流流過(guò)時(shí)不會(huì )產(chǎn)生電壓降。在實(shí)際的電氣電子設備中，這種理想地線(xiàn)是不存在的，當電流流過(guò)地線(xiàn)時(shí)必然會(huì )產(chǎn)生電壓降。據此可根據地線(xiàn)中干擾形成機理可歸結為以下兩點(diǎn)，第一，減小低阻抗和電源饋線(xiàn)阻抗。第二，正確選擇接地方式和阻隔地環(huán)路，按接地方式來(lái)分有懸浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地、混合接地。如果敏感線(xiàn)的干擾主要來(lái)自外部空間或系統外殼，此時(shí)可采用懸浮地的方式加以解決，但是懸浮地設備容易產(chǎn)生靜電積累，當電荷達到一定程度后，會(huì )產(chǎn)生靜電放電，所以懸浮地不宜用于一般的電子設備。 2 PCB元器件布局要求 電路元件和信號通路的布局必須最大限度地減少無(wú)用信號的相互耦合： (1)低電子信號通道不能靠近高電平信號通道和無(wú)濾波的電源線(xiàn)，包括能產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)程的電路。 (2)高、中、低速邏輯電路在PCB上要用不同區域。 (3)安排電路時(shí)要使得信號線(xiàn)長(cháng)度最小。 (4)保證相鄰板之間、同一板相鄰層面之間、同一層面相鄰布線(xiàn)之間不能有過(guò)長(cháng)的平行信號線(xiàn)。 (5)電磁干擾(EMI)濾波器要盡可能靠近EMI源，并放在同一塊線(xiàn)路板上。 (6)DC／DC變換器、開(kāi)關(guān)元件和整流器應盡可能靠近變壓器放置，以使其導線(xiàn)長(cháng)度最小。 (7)盡可能靠近整流二極管放置調壓元件和濾波電容器。 (8)印制板按頻率和電流開(kāi)關(guān)特性分區，噪聲元件與非噪聲元件要距離再遠一些。 (9)對噪聲敏感的布線(xiàn)不要與大電流，高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行。 3 多層板設計 在多層板設計中電源平面應靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。這樣可以利用兩金屬平板問(wèn)的電容作電源的平滑電容，同時(shí)接地平面還對電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用；為了產(chǎn)生通量對消作用布線(xiàn)層應安排與整塊金屬平面相鄰；在中間層的印制線(xiàn)條形成平面波導，在表面形成微帶線(xiàn)，兩者傳輸特性不同；時(shí)鐘電路和高頻電路是主要的干擾和輻射源，一定要單獨安排、遠離敏感電路；所有的具有一定電壓的印制板都會(huì )向空間輻射電磁能量，為減小這個(gè)效應，印制板的物理尺寸都應該比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中H是兩個(gè)印制板面的間距。按照一般典型印制板尺寸，20H一般為3mm左右， 為避免發(fā)生兩條印制線(xiàn)間距比較小時(shí)所引起的電磁串擾，應保持任何線(xiàn)條間距不小于2倍的印制線(xiàn)條寬度，即不小于2W，w為印制線(xiàn)路的寬度。 3.1 設置去耦電容 好的高頻去耦電容可以去除高到1GHZ的高頻成份。陶瓷片電容或多層陶瓷電容的高頻特性較好。設計印刷線(xiàn)路板時(shí)，每個(gè)集成電路的電源，地之間都要加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，提供和吸收該集成電路開(kāi)門(mén)關(guān)門(mén)瞬間的充放電能：另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。 3.2 抑制線(xiàn)間的電磁耦合 減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積。最好的辦法是使用雙絞線(xiàn)和屏蔽線(xiàn)，讓信號線(xiàn)與接地線(xiàn)(或載流回路)扭絞在一起，以便使信號與接地線(xiàn)(或載流回路)之間的距離最近；增大線(xiàn)間的距離，使得干擾源與受感應的線(xiàn)路之間的互感盡可能地��；如有可能，使得干擾源的線(xiàn)路與受感應的線(xiàn)路呈直角(或接近直角)布線(xiàn)，這樣可大大降低兩線(xiàn)路間的耦合； 3.3 其他一些降低噪聲與電磁干擾的方法 (1)用地線(xiàn)將時(shí)鐘區圈起來(lái)，時(shí)鐘線(xiàn)盡量短。 (2)盡量為繼電器等提供某種形式的阻尼。 (3)使用滿(mǎn)足系統要求的最低頻率時(shí)鐘。 (4)時(shí)鐘產(chǎn)生器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地。 (5)I／O驅動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊，讓其盡快離開(kāi)印刷板。對進(jìn)入印制板的信號要加濾波，從高噪聲區來(lái)的信號也要加濾波，同時(shí)用串終端電阻的辦法，減小信號反射。 (6)閑置不用的門(mén)電路輸入端不要懸空，閑置不用的運放正輸入端接地，負輸入端接輸出端。 (7)印制板盡量使用45度折線(xiàn)而不用90度折線(xiàn)布線(xiàn)以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。 (8)時(shí)鐘、總線(xiàn)、片選信號要遠離I／O線(xiàn)和接插件。 (9)模擬電壓輸入線(xiàn)、參考電壓端要盡量遠離數字電路信號線(xiàn)，特別是時(shí)鐘。 對A／D類(lèi)器件，數字部分與模擬部分寧可統一下也不要交叉。 (10)石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線(xiàn)。 4 結論 在PCB設計中要處分考慮到各種干擾所產(chǎn)生的影響，完整的設計能夠有效擬制電磁干擾，縮短產(chǎn)品設計周期，提高系統穩定性和可靠性。 |
