《PCB中的EMC设计》.ppt

电子发烧友 电子技术论坛 PCB中的EMC设计 设计中遇到的问题 传输线效应 PCB 板上的走线可等效为下图所示的串联和并联的电容、 电阻和电感结构。串联电阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot， 因为绝缘层的缘故，并联电阻阻值通常很高。将寄生电阻、 电容和电感加到实际的PCB 连线中之后，连线上的最终阻 抗称为特征阻抗Zo。如果传输线和接收端的阻抗不匹配， 那么输出的电流信号和信号最终的稳定状态将不同，这就引 起信号在接收端产生反射，这种效应被称为振荡。 传输线效应对信号的影响 · 反射信号Reflected signals · 延时和时序错误Delay Timing errors · 多次跨越逻辑电平门限错误False 　　　Switching · 过冲与下冲Overshoot/Undershoot · 串扰Induced Noise (or crosstalk) · 电磁辐射EMI radiation。 消除反射的方法－阻抗匹配 消除串扰的方法 合理的PCB布局－将敏感的模拟部分与易产生干扰的数字部分尽量隔离，使易产生干扰的数字信号走线上尽量靠近交流地，使高频信号获得较好的回流路径。 尽量减小信号回路的面积，降低地线的阻抗，采用多点接地的方法。 使用多层板将电源与地作为独立的一层来处理。 合理的走线拓朴结构－尽量采用菊花轮式走线 　 电气长线的隔离与驱动 10M以下的设计，其信号电气长度不应超过7英寸 PCB板间的互连应采用接地屏蔽电缆，以降低地线阻抗，并在接口处作滤波处理。 总线的隔离方式：变压器隔离方式和光电隔离方式。 其他的设计准则 选用高频特性好的元器件，比如使用高频瓷介电容及钽电容、片式电感作为滤波元件等。 电源与地之间要加上高频去耦电容。 认真地进行ERC（设计规则检查）。 妥善处理易引起干扰的元件。 尽量减少PCB中的过孔，走线不可用90度角，电感不能并行靠在一起。 射频电流的抑制 模数混合电路的设计与布线 　电源与地线：模拟与数字部分的电源应当分别布线或进行隔离。在分区布局的前提下，模拟部分和数字部分可以共地，但要保持数字部分的回路不经过模拟部分。数字部分地线可以形成回路以降低地阻抗，但模拟部分不可以，所以数字部分可以做大面积铺铜，而模拟部分则不能铺铜。（对双层板而言） 模数混合电路的设计与布线 使用差分线的方法可以降低线路上的差分干扰，但不能降低共模干扰。 两个基本原则：第一个原则是尽可能减小电流环路的面积；第二个原则是系统只采用一个参考面 最关键的问题是不能跨越分割间隙布线。如果必须跨越分割间隙布线，则必须采用隔离或用差分走线的方法。 总线的隔离技术 ·总线的位宽度 ·容许的偏移度 ·时钟速度要求 总线的隔离技术 用一排光耦合器可完成这种任务，但支持 电路可能很庞杂。光耦合器之间的传播时 间失配将导致数据偏移，从而引起在接收 端的数据误差。为使这种问题减至最小， ISO508 隔离数字耦合器（图3）支持在输 入和输出端的双缓冲数据缓存。这种配置 将以2MBps 的速率传输数据。 * * 使用扁平线作为PCB板间互连数据通道引起的 　传输线效应 由于PCB布局与布线上的不合理性引起的高频　耦合及串扰 器件选择不当 　　要深入探讨数字信号对模拟信号的干扰必须先了解高频电流的特性。高频电流总是选择阻抗最小(电感最低)，直接位于信号下方的路径，因此返回电流会流过邻近的电路层，而无论这个临近层是电源层还是地线层。 　　在实际工作中一般倾向于使用统一地，而将PCB 分区为模拟部分和数字部分。模拟信号在电路板所有层的模拟区内布线，而数字信号在数字电路区内布线。在这种情况下，数字信号返回电流不会流入到模拟信号的地。