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避免PCB设计中出现EMC和EMI的 9 个技巧(二)
6、EMI 屏蔽
屏蔽和滤波可以将 EMI 的影响降至*低。一些屏蔽和过滤选项包括:
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组件和电路板屏蔽
物理屏蔽是封装整个或部分电路板的金属封装。目标是防止 EMI 进入电路板的电路,具体方法因 EMI 来源而异。
对于来自系统内部的 EMI,组件屏蔽可用于封装产生 EMI 的特定组件,从而连接到地,减小天线环路尺寸并吸收 EMI。其他屏蔽可能会包裹整个电路板,以防止来自外部来源的 EMI。
例如,法拉第笼是一种厚厚的保护外壳,旨在阻挡射频波。这些设备通常由金属或导电泡沫制成。
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低通滤波
有时,PCB 可以包括低通滤波器以消除组件中的高频噪声。这些滤波器抑制来自这些部分的噪声,允许电流在返回路径上继续而不受干扰。
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电缆屏蔽
传输模拟和数字电流的电缆会产生*多的 EMI 问题,屏蔽这些电缆并将它们前后接地有助于消除 EMI 干扰。
7、跟踪路由
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对输出相同但方向相反的电流信号进行并联布局,以消除磁干扰。
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应*大限度地减少印刷引线的不连续性。例如,引线宽度不应突然变化,引线角超过 90°。
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EMI 大多由时钟信号线产生,在走线过程中时钟信号线应靠近接地回路。
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当涉及远离 PCB 的电线时,应将驱动器放置在连接器旁边。
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由于时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线通常承载较大的瞬态电流,因此印刷引线应尽可能短。对于分立元件,印刷引线宽度可以达到大约 1.5mm。然而,对于 IC,印刷引线的宽度应在 0.2mm 至 1.0mm 之间。
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避免在热器件周围或大电流流过的引线周围使用大面积铜箔,否则产品长时间处于热环境中可能会导致铜箔膨胀或掉落等问题。如果必须使用大面积的铜箔,*好利用栅格,这样有利于消除铜箔与基板热粘合产生的逸出气体。
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焊盘中心的过孔孔径应适当大于元件引脚的孔径。如果焊盘太大,往往会产生干焊。
8、路由设计
为了*大限度地减少辐射干扰,应选择多层 PCB,内层定义为电源层和接地层,以降低电源电路阻抗,并在信号线产生均匀接地层的情况下阻止公共阻抗噪声。它通过改善信号线和接地层之间的分布电容,在阻止辐射方面发挥着关键作用。
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电源线、地线和电路板上的走线对高频信号应保持低阻抗。当频率保持如此高时,电源线、接地线和电路板走线都成为负责接收和发射干扰的小天线。为了克服这种干扰,与增加滤波电容相比,降低电源线、地线和电路板走线所具有的高频阻抗更为重要。因此,电路板上的走线应短而粗且排列均匀。
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电源线、地线和印刷走线应适当布置,使其短而直,以尽量减少信号线和返回线形成的环路面积。
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时钟发生器应尽可能靠近时钟设备。
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石英晶体振荡器的外壳应接地。
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时钟域应由接地线环绕,时钟线应尽可能短。
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电路板应采用45°而不是90°的折线,以减少高频信号的传输和耦合。
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单层PCB和双层PCB应采用单点接电源和单点接地。电源线和接地线都应尽可能粗。
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I/O 驱动电路应靠近电路板边缘的连接器。
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关键线要尽量粗,两边要加保护地,高速线路应短而直。
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组件引脚应尽可能短,这尤其适用于去耦电容器,使用无引脚的安装电容。
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对于 A/D 元件,数字部分和模拟部分的地线不能交叉。
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时钟、总线和芯片选择信号应远离 I/O 线和连接器。
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模拟电压输入线、参考电压端应远离数字电路信号线,尤其是时钟。
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当时钟线与 I/O 线垂直时,干扰比与 I/O 线平行时更小。此外,时钟组件引脚应远离 I/O 电缆。
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不应在石英晶体或对噪声敏感的设备下进行跟踪。
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切勿在弱信号电路或低频电路周围产生电流回路。
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任何信号都不应该产生循环。如果必须安排一个循环,它应该尽可能小。
9、去藕和接地
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解耦设计
由电感和电容组成的低通滤波器能够滤除高频干扰信号。线路上的寄生电感会使供电速度变慢,从而使驱动器件的输出电流下降。
去耦电容的适当放置和电感电容储能功能的应用,使得在开关的瞬间为器件提供电流成为可能。在直流回路中,负载变化会引起电源噪声。去耦电容配置可以阻止由于负载变化而产生的噪声。
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接地设计
对于电子设备,接地是控制干扰的关键方法。如果接地与屏蔽措施正确结合,大部分干扰问题都会得到解决。