資料介紹
PCB中的EMC設計:設計中遇到的問題
傳輸線效應
PCB 板上的走線可等效為下圖所示的串聯和并聯的電容、電阻和電感結構。串聯電阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot,因為絕緣層的緣故,并聯電阻阻值通常很高。將寄生電阻、電容和電感加到實際的PCB 連線中之后,連線上的最終阻抗稱為特征阻抗Zo。如果傳輸線和接收端的阻抗不匹配,那么輸出的電流信號和信號最終的穩定狀態將不同,這就引起信號在接收端產生反射,這種效應被稱為振蕩。
傳輸線效應對信號的影響
· 反射信號Reflected signals
· 延時和時序錯誤Delay & Timing errors
· 多次跨越邏輯電平門限錯誤False Switching
· 過沖與下沖Overshoot/Undershoot
· 串擾Induced Noise (or crosstalk)
· 電磁輻射EMI radiation。
消除反射的方法-阻抗匹配
消除串擾的方法
合理的PCB布局-將敏感的模擬部分與易產生干擾的數字部分盡量隔離,使易產生干擾的數字信號走線上盡量靠近交流地,使高頻信號獲得較好的回流路徑。
盡量減小信號回路的面積,降低地線的阻抗,采用多點接地的方法。
使用多層板將電源與地作為獨立的一層來處理。
合理的走線拓樸結構-盡量采用菊花輪式走線
電氣長線的隔離與驅動
10M以下的設計,其信號電氣長度不應超過7英寸
PCB板間的互連應采用接地屏蔽電纜,以降低地線阻抗,并在接口處作濾波處理。
總線的隔離方式:變壓器隔離方式和光電隔離方式。
其他的設計準則
選用高頻特性好的元器件,比如使用高頻瓷介電容及鉭電容、片式電感作為濾波元件等。
電源與地之間要加上高頻去耦電容。
認真地進行ERC(設計規則檢查)。
妥善處理易引起干擾的元件。
盡量減少PCB中的過孔,走線不可用90度角,電感不能并行靠在一起。
射頻電流的抑制
模數混合電路的設計與布線
電源與地線:模擬與數字部分的電源應當分別布線或進行隔離。在分區布局的前提下,模擬部分和數字部分可以共地,但要保持數字部分的回路不經過模擬部分。數字部分地線可以形成回路以降低地阻抗,但模擬部分不可以,所以數字部分可以做大面積鋪銅,而模擬部分則不能鋪銅。(對雙層板而言)
模數混合電路的設計與布線
使用差分線的方法可以降低線路上的差分干擾,但不能降低共模干擾。
兩個基本原則:第一個原則是盡可能減小電流環路的面積;第二個原則是系統只采用一個參考面最關鍵的問題是不能跨越分割間隙布線。如果必須跨越分割間隙布線,則必須采用隔離或用差分走線的方法。
總線的隔離技術
·總線的位寬度
·容許的偏移度
·時鐘速度要求
總線的隔離技術
用一排光耦合器可完成這種任務,但支持電路可能很龐雜。光耦合器之間的傳播時間失配將導致數據偏移,從而引起在接收端的數據誤差。為使這種問題減至最小,ISO508 隔離數字耦合器(圖3)支持在輸入和輸出端的雙緩沖數據緩存。這種配置將以2MBps 的速率傳輸數據。
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