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EMC的PCB设计解析

EMC/EMI设计

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描述

一、前言

设计具有良好EMC性能的电路的关键要素之一是PCB设计。好的PCB设计可使电路板在其EMC性能方面表现良好。尽管可以利用多层板来提高电路板的EMC性能,但在设计具有良好EMC性能的PCB时,这并不总是最佳选择。良好EMC性能的PCB设计可能需要减少耦合,这样就必须保持信号分开,或者增加某些组件之间的距离。这样虽然可以设计出具有良好EMC性能的小型PCB,但必须从一开始就注意。

在考虑最佳EMC性能时,四层电路板通常被认为是电路板设计和EMC性能之间的良好平衡。也就是说,具有更多层的电路板可以实现良好的EMC性能,但需要非常仔细的设计才能实现良好的EMC性能。

二、接地层提高EMC性能

一种特别有用的设计是在板内使用一层作为接地平面。信号返回路径是电路板中最难解决的问题之一。唯一令人满意的解决方案是提供低电感和低电阻的接地平面,通过将PCB中的一个层保留用于接地平面,可以很容易地为任何信号提供良好的回流路径。

对于某些敏感区域,可能需要隔离接地以防止地电流流过该部分电路。例如,电路的敏感部分可能需要将其接地隔离并且进行单点连接。

三、网格化以创建地平面

在一些具有有限数量层的PCB中,例如仅有两层可用的PCB,可以使用网格技术来确保良好的EMC性能。网格化通过在承载地面的布线之间创建正交连接的网络来操作。虽然接地层不是完全连续的,但它通过在每个信号走线下方提供接地回流路径并降低电路之间的阻抗来充分模拟四层或更多层电路板的EMC改进的接地层。网格化是通过扩展地面轨迹和使用地面填充模式来实现的。

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四、PCB分区

在PCB上创建不同的区域是另一种有用的设计技术,可以改善EMC和一般噪声。PCB分区本质上是一个规划过程,其中在设置任何布线之前需要定义电路的不同区域。PCB分区是将不同功能电路放置在不同的区域,而不是将它们混合在一起。同时还需要考虑该区域中信号的速度以及线条长度。例如,一个常见的想法是将高速逻辑(包括微控制器)放在靠近电源的地方。通过这种方式,线路的去耦变得更加容易,可能辐射或拾取噪声的线路或轨迹的长度也减少了。PCB上不太关键且波形较慢的电路位于更远的位置。例如模拟部分通常位于更远的位置,因为它们承载较低频率的信号。以这种方式规划电路板区域会对PCB的EMC性能产生重大影响。

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五、PCB设计工具

PCB设计工具正变得越来越复杂。一些PCB设计工具可以通过仿真的方式帮助设计良好的EMC性能。

六、PCBEMC设计的其他预防措施

还有一些其他措施可以改善PCB的EMC性能。

振荡器:在定位和设计振荡器布局时必须小心。任何振荡器振荡回路必须远离模拟电路,低速信号和连接器。

系统电缆组件:另一个关键点是设计整个系统,使电缆不要靠近振荡器或包含高速逻辑的区域。电缆组件可以携带电路内部噪声向周围辐射,从而降低EMC性能。

保持高速线路远离PCB边缘:另一个好的建议是噪声源或高速线路远离电路板的外边缘走线。

滤波:在有些情况下,某些线路可能需要过滤。铁氧体磁珠通常可以用来限制高频信号,并且对于电路板上电源线的去耦具有良好效果。

滤波连接器:在某些PCB上,可能需要滤波连接器来消除噪声。完成此操作后,连接器的接地非常重要。应该尽可能将其牢固地接地到PCB和机箱。

七、结语

良好的PCB设计可以消除许多EMC问题。实际上,针对EMC性能的PCB设计始终是最优的方式,可以防止许多耗时的测试和整改。如果在设计周期的后期需要整改,那么它比在开始设计的成本要高得多。因此,针对EMC的PCB设计是成功设计的关键之一。
责任编辑人:CC

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