PCB開發(fā)技術(shù)中的電磁的兼容性(EMC)
電磁兼容性(EMC, Electromagnetic Compatibility)是指電子設備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來的干擾,使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。印刷電路板(PCB)設計中的電磁兼容性涉及多方面因數(shù),以下主要從三大部分加以闡述,具體選擇要綜合各方面因數(shù)。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227005.htm印刷電路板整體布局及器件布置
1.一個產(chǎn)品的成功與否,一是要注重內(nèi)在質(zhì)量,二是兼顧整體的美觀,兩者都較完美才能認為該產(chǎn)品是成功的;在一個PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉,過孔要盡量少;電路板的最佳形狀為矩形。長寬比為3:2或4:3;4 層板比雙面板噪聲低20dB.6層板比4層板噪聲低10dB.經(jīng)濟條件允許時盡量用多層板。
2.電路板一般分模擬電路區(qū)(怕干擾),數(shù)字電路區(qū)(怕干擾、又產(chǎn)生干擾),功率驅(qū)動區(qū)(干擾源),故步板時要合理地分成三區(qū)。
3.器件一般選擇功耗低,穩(wěn)定性好的器件,而且盡量少用高速器件。
4.線條有講究:有條件做寬的線決不做細;高壓及高頻線應園滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得采用直角。地線應盡量寬,最好使用大面積敷銅,這對接地點問題有相當大的改善。
5.外時鐘是高頻的噪聲源,除能引起對本應用系統(tǒng)的干擾之外,還可能產(chǎn)生對外界的干擾,使電磁兼容檢測不能達標。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應用系統(tǒng)中,選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲的原則之一。以8051單片機為例,最短指令周期1?s時,外時鐘是12MHz.而同樣速度的Motorola 單片機系統(tǒng)時鐘只需4MHz,更適合用于工控系統(tǒng)。近年來,一些生產(chǎn)8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術(shù),在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3.而Motorola 單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內(nèi)部鎖相環(huán)技術(shù),將外部時鐘頻率降至32KHz,而內(nèi)部總線速度卻提高到8MHz 乃至更高。
6.布線要有合理的走向:如輸入/輸出,交流/直流,強/弱信號,高頻/低頻,高壓/低壓等……,它們的走向應該是呈線形的(或分離),不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線,但一般不易實現(xiàn),最不利的走向是環(huán)形。對于是直流,小信號,低電壓PCB設計的要求可以低些。所以 “合理”是相對的。上下層之間走線的方向基本垂直。整個板子的不想要均勻,能不擠的不要擠在一齊。
7.在器件布置方面與其它邏輯電路一樣,應把相互有關的器件盡量放得靠近些,這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲,要相互靠近些,特別是晶振下方不要走信號線。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路,如有可能,應另做電路板,這一點十分重要。地線技術(shù)SkE安規(guī)與電磁兼容網(wǎng)
1.模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設計和布線方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓,都會引起輸出信號的嚴重失真,在數(shù)字電路中,TTL噪聲容限為0.4V~0.6V,CMOS噪聲容限為Vcc的0.3~0.45倍,故數(shù)字電路具有較強的抗干擾的能力。良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當多的干擾源是通過電源和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾最大。
2.數(shù)字地與模擬地分開(或一點接地),地線加寬,要根據(jù)電流決定線寬,一般來說越粗越好(100mil線經(jīng)約通過1到2A的電流)。地線>電源線>信號線是線寬的合理選擇。
3.電源線和地線盡可能靠近,整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布,以便使分布線電流達到均衡。
4.為減少線間串擾,必要時可增加印刷線條間距離,在其安插一些零伏線作為線間隔離。特別是輸入輸出信號間,
去耦、濾波、隔離三大技術(shù)
1.去耦、濾波、隔離是硬件抗干擾常用的三大措施。
2.電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能,接100uF以上的更好;原則上每個集成電路芯片都應布置一個0.01pF的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1~10pF的但電容;對于抗噪能力弱、關斷時電源變化大的器件,如RAM、ROM存儲器件,應在芯片的電源線和地線之間直接接入退藕電容;
3.濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上,旨在讓50周的交流電順利通過,將其它高頻噪聲導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗,選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用,而過高的插入損耗會導致“漏電”,影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據(jù)系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。
4.典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開,一方面使干擾信號不得進入單片機系統(tǒng),另一方面單片機系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的,對噪聲特別大的部件,如
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