PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧
在PCB设计中 ， 电磁兼容性(EMC)及关联的电磁干扰(EMI)历来是让工程师们头疼的两大问题 ， 特别是在当今电路板设计和元器件封装不断缩小、OEM要求更高速系统的情况下 。本文小编就给大家分享如何在PCB设计中避免出现电磁问题 。
PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧
1---串扰和走线是重点
走线对确保电流的正常流动特别重要 。如果电流来自振荡器或其它类似设备 ， 那么让电流与接地层分开 ， 或者不让电流与另一条走线并行 ， 尤其重要 。两个并行的高速信号会产生EMC和EMI ， 特别是串扰 。必须使电阻路径最短 ， 返回电流路径也尽可能短 。返回路径走线的长度应与发送走线的长度相同 。
对于EMI ， 一条叫做“侵犯走线” ， 另一条则是“受害走线” 。电感和电容耦合会因为电磁场的存在而影响“受害”走线 ， 从而在“受害走线”上产生正向和反向电流 。这样的话 ， 在信号的发送长度和接收长度几乎相等的稳定环境中就会产生纹波 。
在一个平衡良好、走线稳定的环境中 ， 感应电流应相互抵消 ， 从而消除串扰 。但是 ， 我们身处不完美的世界 ， 这样的事不会发生 。因此 ， 我们的目标是必须将所有走线的串扰保持在最小水平 。如果使并行走线之间的宽度为走线宽度的两倍 ， 则串扰的影响可降至最低 。例如 ， 如果走线宽度为5密耳 ， 则两条并行走线之间的最小距离应为10密耳或更大 。
随着新材料和新的元器件不断出现 ， PCB设计人员还必须继续应对电磁兼容性和干扰问题 。
2---去耦电容
去耦电容可减少串扰的不良影响 ， 它们应位于设备的电源引脚和接地引脚之间 ， 这样可以确保交流阻抗较低 ， 减少噪声和串扰 。为了在宽频率范围内实现低阻抗 ， 应使用多个去耦电容 。
放置去耦电容的一个重要原则是 ， 电容值最小的电容器要尽可能靠近设备 ， 以减少对走线产生电感影响 。这一特定的电容器尽可能靠近设备的电源引脚或电源走线 ， 并将电容器的焊盘直接连到过孔或接地层 。如果走线较长 ， 请使用多个过孔 ， 使接地阻抗最小 。
3---将PCB接地
降低EMI的一个重要途径是设计PCB接地层 。第一步是使PCB电路板总面积内的接地面积尽可能大 ， 这样可以减少发射、串扰和噪声 。将每个元器件连接到接地点或接地层时必须特别小心 ， 如果不这样做 ， 就不能充分利用可靠的接地层的中和效果 。
一个特别复杂的PCB设计有几个稳定的电压 。理想情况下 ， 每个参考电压都有自己对应的接地层 。但是 ， 如果接地层太多会增加PCB的制造成本 ， 使价格过高 。折衷的办法是在三到五个不同的位置分别使用接地层 ， 每一个接地层可包含多个接地部分 。这样不仅控制了电路板的制造成本 ， 同时也降低了EMI和EMC 。
如果想使EMC最小 ， 低阻抗接地系统十分重要 。在多层PCB中 ， 最好有一个可靠的接地层 ， 而不是一个铜平衡块(copper thieving)或散乱的接地层 ， 因为它具有低阻抗 ， 可提供电流通路 ， 是最佳的反向信号源 。
信号返回地面的时长也非常重要 。信号往返于信号源的时间必须相当 ， 否则会产生类似天线的现象 ， 使辐射的能量成为EMI的一部分 。同样 ， 向/从信号源传输电流的走线应尽可能短 ， 如果源路径和返回路径的长度不相等 ， 则会产生接地反弹 ， 这也会产生EMI 。
4---避免90°角
为降低EMI ， 应避免走线、过孔及其它元器件形成90°角 ， 因为直角会产生辐射 。在该角处电容会增加 ， 特性阻抗也会发生变化 ， 导致反射 ， 继而引起EMI 。要避免90°角 ， 走线应至少以两个45°角布线到拐角处 。
5---使用过孔需谨慎
在几乎所有PCB布局中 ， 都必须使用过孔在不同层之间提供导电连接 。PCB布局工程师需特别小心 ， 因为过孔会产生电感和电容 。在某些情况下 ， 它们还会产生反射 ， 因为在走线中制作过孔时 ， 特性阻抗会发生变化 。
同样要记住的是 ， 过孔会增加走线长度 ， 需要进行匹配 。如果是差分走线 ， 应尽可能避免过孔 。如果不能避免 ， 则应在两条走线中都使用过孔 ， 以补偿信号和返回路径中的延迟 。
6---电缆和物理屏蔽
承载数字电路和模拟电流的电缆会产生寄生电容和电感 ， 引起很多EMC相关问题 。如果使用双绞线电缆 ， 则会保持较低的耦合水平 ， 消除产生的磁场 。对于高频信号 ， 必须使用屏蔽电缆 ， 其正面和背面均接地 ， 消除EMI干扰 。
物理屏蔽是用金属封装包住整个或部分系统 ， 防止EMI进入PCB电路 。这种屏蔽就像是封闭的接地导电容器 ， 可减小天线环路尺寸并吸收EMI 。
【PCB设计中避免出现电磁问题的6个技巧】免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布 ， 版权归原作者所有 ， 本平台仅提供信息存储服务 。文章仅代表作者个人观点 ， 不代表本平台立场 ， 如有问题 ， 请联系我们 ， 谢谢！
推荐阅读
- 超实用！18种PCB的特殊走线问题画法和技术
- 新房装修工程中有几个注意要点？
- 室内装修中有几个重要的验收阶段？
- 厨房中式装修厨具有哪些保养措施？
- 墙板安装施工过程中，应注意哪些事项?
- 装修过程中如何避免瓷砖贴后脱落？
- 生活中常见的沙发有哪些风格？
- 装修中不宜过多使用天然石材？
- 新古典后现代装修风格特点？新古典装修风格该如何设计？
- 中国电信巨头华为技术其供应链受到了美国的攻击