《印制板电磁兼容设计和制作验收要求.》.pdf

印制板电磁兼容设计和制作验收要求 航天时代电子公司 姜培安 【关键词】印制板；电磁兼容。 【内容摘要】本文介绍了印制板电磁兼容的重要性及产生电磁兼容问题的原因，论述了印制板 电磁兼容的各要素设计，提出为保证电磁兼容设计效果的印制板制造和验收要求。 一、印制板电磁兼容性的重要性 随着科学技术的发展，各种的电气、电子设备的数量不断增加，尤其是电视广播、各类无线电 通讯设备的迅速增加，使空间的电磁环境日益复杂，为了保证电子设备的正常工作，减少相互之间 的电磁骚扰，降低恶劣的电磁环境对人类及生态环境产生不利的影响。对电子产品的电磁兼容设计， 是现代电子设计不可忽视的问题，引起了电子行业的广泛关注。印制板是电子产品的基础，随着数 字电路和高速电路的广泛应用，印制板级的电磁兼容是不容忽视的新课题。 电磁兼容性(EMC)包括两个方面：产品的电磁辐射性和抗电磁干扰性(即电磁敏感性)。一个 好的电子产品必须考虑电磁兼容问题，既不能有电磁辐射干扰其他电子设备，又要有较低的电磁敏 感度，能抵抗规定的电磁干扰。电磁干扰是电磁骚扰引起的后果，它会使电子设备、传输通道、系 统和印制板组装件的性能下降。对印制板组装件的电磁干扰有的来自外部(其他电子设备发射的或 空间的电磁波造成的辐射或者是电源干扰)，也有印制板本身。印制板作为电子设备的基础部件，使 用中同样存在电场和磁场，有电、磁场存在就有电磁兼容问题，尤其是现代电子设备中大量采数字 电路、高速逻辑电路，信号的传输速度大大提高，这也增大了引起电磁辐射和受电磁干扰的因素， 制造过程中对印制板电磁兼容设计的质量保证程度，也是印制板抗电磁干扰设计能否实现的重要因 素，所以考虑电磁兼容问题是印制板设计和制造的重要内容。电磁兼容性好的印制板，在规定的电 磁环境下能正常工作，并对其他电子产品不会产生不能承受的电磁干扰。电磁兼容性不好的印制板 会使板的组装件性能下降，甚至会影响整机或系统不能正常工作，严重时干扰其他设备，有的会产 生电磁泄漏有用信息，这对军用产品会造成严重后果。对于高可靠的军用电子产品，航空、航天及 维持生命系统的3级印制板，电磁兼容更为重要，因为这类电子产品和设备在工作期间不允许出现 任何故障，一旦出现问题会带来重大损失。历史上欧、美等发达国家，也曾多次出现因为电磁兼容 问题导致重大试验失败的教训。 许多实例告诉我们，从电子产品的零件、部件等基础产品上就解决好电磁兼容问题，要比装 到整机或系统中再去解决电磁兼容性的问题，其产品的性能要好得多，成本也要低得多。所以产 品设计和制造时必须考虑解决印制板本身的电磁兼容性问题，才能更好地解决整机和系统的电磁 兼容性。 二、印制板的电磁兼容设计 电磁兼容(EMC)问题在电子整机和系统中的研究，已有多年的历史，并积累了丰富的理论和经 验，但是在印制板一级的EMC问题研究却是没有多长的时间。随着数字器件和高速电路的广泛应用， 对PCB级的EMC问题日益突出，引起了电路和印制板设计的广泛重视。成为高速、高频印制板设计 必须认真考虑的问题。 1．电磁兼容的基本理论 要解决印制板本身的电磁兼容问题，首先进行理论分析并针对不同的电路找出具体原因，采取 相应的措施。 根据电磁理论：麦克斯韦第3、第4方程描述了磁场和电场能够相互转换。按着这两个方程说 明了在封闭体系中，变化的磁场产生电场，变化的电场又产生磁场，随时间变化的电流(时变电流) 既产生电场又产生磁场。 在任何电路中都存在电流，电路工作时就有时变电流，在信号通路导线和返回通路导线上产生 方向相反的差模(删)电流，从理论上讲这种差模电流应是大小相等、方向相反，产生的磁场可以 相互抵消，消除磁场影响。然而实际上是做不到的，一是因为信号输入和返回通路的导线不可能绝 对平行，因而产生的磁场也不可能全部抵消：二是因为输入和返回线路导线的阻抗不可能完全匹配 (导线的宽度、厚度的不均匀性、有意外缺陷等造成)；三是因为共地或共电源或几个信号有公共返 回区引起的干扰等都可以造成两条通路的不平衡，使磁场不能完全抵消。这部分抵消不了的磁场就 会引起相位相同的共模(CM)电流。所以印制板上总是难免有共模电流存在，共模电流是引起电磁 IOOGHz)随频率增高而增强，其电磁辐射强弱是引起电磁干扰的主要因素，这就是印制板上产生电 磁兼容问题的理论基础。 2．印制板上存在电磁兼容问题的主要原因 印制板是在绝缘基材印有导电图形，它与其他导电材料一样，任何导线上都有一定的阻抗，在