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怎樣進(jìn)行PCB電路板的抗干擾設(shè)計(jì)?

更新時(shí)間:2021-05-10 15:26:10點(diǎn)擊次數(shù):2587次

抗干擾問題是現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié),它直接反映了整個(gè)系統(tǒng)的性能和工作的可靠性。對(duì)PCB工程師來說,抗干擾設(shè)計(jì)是大家必須要掌握的重點(diǎn)和難點(diǎn)。


PCB板中干擾的存在


在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn),PCB板的設(shè)計(jì)主要有四方面的干擾存在:電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾(EMI)。


1、電源噪聲


高頻電路中,電源所帶有的噪聲對(duì)高頻信號(hào)影響尤為明顯。因此,首先要求電源是低噪聲的。在這里,干凈的地和干凈的電源同樣重要。



2、傳輸線


在PCB中只可能出現(xiàn)兩種傳輸線:帶狀線和微波線。傳輸線最大的問題就是反射,反射會(huì)引發(fā)出很多問題,例如負(fù)載信號(hào)將是原信號(hào)與回波信號(hào)的疊加,增加信號(hào)分析的難度;反射會(huì)引起回波損耗(回?fù)p),其對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的影響與加性噪聲干擾產(chǎn)生的影響同樣嚴(yán)重。


3、耦合


干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過一定的耦合通道對(duì)電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種:直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應(yīng)耦合、輻射耦合等。



4、電磁干擾(EMI)


電磁干擾EMI有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)電介質(zhì)把一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)上的信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號(hào)耦合(干擾)到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)。在高速PCB及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,高頻信號(hào)線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源,能發(fā)射電磁波并影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作。


PCB及電路抗干擾措施


印制電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系,接下來,我們僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)常用措施做一些說明。


1、電源線設(shè)計(jì)


根據(jù)印制線路板電流的大小,盡量加粗電源線寬度,減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。


2、地線設(shè)計(jì)


數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地,實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而粗,高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。


接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很細(xì)的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能,接地線應(yīng)在2~3mm以上。
接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板,其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。


3、退耦電容配置


PCB設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙荨?


退耦電容的一般配置原則是:


①電源輸入端跨接10 ~100uf的電解電容器。如有可能,接100uF以上的更好。


②原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01pF的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個(gè)芯片布置一個(gè)1 ~ 10pF的電容。


③對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件,如 RAM、ROM存儲(chǔ)器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入退耦電容。


④電容引線不能太長(zhǎng),尤其是高頻旁路電容不能有引線。


4、PCB設(shè)計(jì)中消除電磁干擾的方法


①減小環(huán)路:每個(gè)環(huán)路都相當(dāng)于一個(gè)天線,因此我們需要盡量減小環(huán)路的數(shù)量,環(huán)路的面積以及環(huán)路的天線效應(yīng)。確保信號(hào)在任意的兩點(diǎn)上只有唯一的一條回路路徑,避免人為環(huán)路,盡量使用電源層。
②濾波:在電源線上和在信號(hào)線上都可以采取濾波來減小EMI,方法有三種:去耦電容、EMI濾波器、磁性元件。



③屏蔽。
④盡量降低高頻器件的速度。
⑤增加PCB板的介電常數(shù),可防止靠近板的傳輸線等高頻部分向外輻射;增加PCB板的厚度,盡量減小微帶線的厚度,可以防止電磁線的外溢,同樣可以防止輻射。


聯(lián)系電話:0755-82815425

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