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高速PCB的EMC设计原则

  • 发布时间:2022-02-21 10:50:32
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PCB设计的EMC基础知识

部分电磁兼容的基础知识,是优秀的PCB工程师需要了解或掌握的,主要如下: 电磁兼容、电磁场与电磁波、高速电路设计、信号完整性、电源完整性、数字电路、模拟电路、高频电路原理、开关电源等。

PCB中EMC设计的重要性

PCB是EMC技术中最值得探讨的部分。它不仅是设备工作频率最高的部分, 同时,也是电平最低、对电磁骚扰最为敏感的部分。PCB的EMC设计中,实际上已经包含了接地设计、去耦/旁路设计、串扰屏蔽等EMC设计知识。EMC设计良好的PCB,不但可以降低流过千扰共模电流时产生的压降,同时也是减小环路的重要手段, 因此,一个有着良好去耦与旁路设计PCB的设备相当于有一个健壮的“体格”。

PCB板是电子产品最基本的部件,也是绝大部分电子元器件的载体。当一个产品的PCB设计完成后,可以说其核心电路的骚扰和抗扰特性就基本已经确定下来了,要想再提高其电磁兼容特性,就只能通过接口电路的滤波和外壳的屏蔽来“围追堵截”了,这样不但大大增加了产品的后续成本,也增加了产品的复杂程度,降低了产品的可靠性。

可以说一个好的PCB板可以解决大部分的电磁骚扰问题,只要在接口电路排板时适当增加瞬态抑制器件和滤波电路就可以同时解决大部分抗扰度和骚扰问题。

在PCB布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。如果,在PCB板设计中,产品设计师往往只注重提高密度,减小占用空间,制作简单,或追求美观,布局均匀,忽视了线路布局对电磁兼容性的影响,使大量的信号辐射到空间形成骚扰。那么这个产品将导致大量的EMC问题。

PCB中EMC设计相关项


高速PCB的EMC设计原则

原则1:PCB时钟频率超过5MHZ或信号上升时间小于5ns,一般需要使用多层板设计。
原因:采用多层板设计信号回路面积能够得到很好的控制。

原则2:对于多层板,关键布线层(时钟线、总线、接口信号线、射频线、复位信号线、片选信号线以及各种控制信号线等所在层)应与完整地平面相邻,优选两地平面之间。
原因:关键信号线一般都是强辐射或极其敏感的信号线,靠近地平面布线能够使其信号回路面积减小,减小其辐射强度或提高抗干扰能力。

原则3:对于单层板,关键信号线两侧应该包地处理。
原因:关键信号两侧包地,一方面可以减小信号回路面积,另外防止信号线与其他信号线之间的串扰。

原则4:对于双层板,关键信号线的投影平面上有大面积铺地,或者与单面板一样包地打孔处理。
原因:与多层板关键信号靠近地平面相同。

原则5:多层板中,电源平面应相对于其相邻地平面内缩5H-20H(H为电源和地平面的距离)。
原因:电源平面相对于其回流地平面内缩可以有效抑制边缘辐射问题。

原则6:布线层的投影平面应该在其回流平面层区域内。
原因:布线层如果不在回流平面层的投影区域内,会导致边缘辐射问题,并且导致信号回路面积增大,从而导致差模辐射增大。

原则7:多层板中,单板TOP、BOTTOM层尽量无大于50MHZ的信号线。
原因:最好将高频信号走在两个平面层之间,以抑制其对空间的辐射。

原则8:对于板级工作频率大于50MHz的单板,若第二层与倒数第二层为布线层,则TOP和BOOTTOM层应铺接地铜箔。
原因:最好将高频信号走在两个平面层之间,以抑制其对空间的辐射。

原则9:多层板中,单板主工作电源平面(使用最广泛的电源平面)应与其地平面紧邻。
原因:电源平面和地平面相邻可以有效地减小电源电路回路面积。

原则10:在单层板中,电源走线附近必须有地线与其紧邻、平行走线。
原因:减小电源电流回路面积。

 

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