隨著信息化社會(huì)的發(fā)展,各種電子產(chǎn)品經(jīng)常在一起工作,它們之間的干擾越來(lái)越嚴(yán)重,所以,電磁兼容問(wèn)題也就成為一個(gè)電子系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。
什么是電磁兼容性
電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值, 即(EMI)電磁干擾;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即(EMS)電磁抗擾度。即:
如何有效提升電路板的電磁兼容性
一、采用正確的布線策略
采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加,如果布局允許,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),具體做法是印制電路板的一面橫向布線,另一面縱向布線,如下實(shí)例:
二、選擇的導(dǎo)線寬度需要合理
由于瞬時(shí)電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要由印制導(dǎo)線的電感成分造成的,因此需要盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長(zhǎng)度成正比,與其寬度成反比,因而短而精的導(dǎo)線對(duì)抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)線常常載有大的瞬變電流,印制導(dǎo)線要盡可能地短。常見分立元件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),即可滿足;對(duì)于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間。
三、避免過(guò)長(zhǎng)的平等走線
為了抑制印制電路板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)該盡量避免過(guò)長(zhǎng)的平行走線,盡可能拉開線與線之間的距離,信號(hào)線與地線及電源線也是盡可能不交叉。在一些對(duì)干擾十分敏感的信號(hào)線之間設(shè)置一根接地的印制線,也是可以有效地抑制串?dāng)_,如下所示:
四、抑制反射干擾
為了抑制出現(xiàn)在印制線條終端的反射干擾,應(yīng)盡可能縮短印制線的長(zhǎng)度,采用慢速電路,必要時(shí)可加終端匹配電阻。
五、優(yōu)化布線設(shè)計(jì)避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射
為了避免高頻信號(hào)通過(guò)印制導(dǎo)線時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射,在印制電路板布線的時(shí)候,還需要注意以下幾點(diǎn):
(1)盡量減少印制導(dǎo)線的不連續(xù)性,例如導(dǎo)線的拐角應(yīng)大于90度禁止環(huán)狀走線等。
(2)時(shí)鐘信號(hào)引線最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,走線時(shí)應(yīng)與地線回路相靠近,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨著連接器。
(3)總線驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊挨其驅(qū)動(dòng)的總線。對(duì)于那些離開印制電路板的引線,驅(qū)動(dòng)器應(yīng)緊緊挨著連接器。
(4)數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每?jī)筛盘?hào)線之間夾一根信號(hào)地線。最好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路,因?yàn)楹笳叱]d有高頻電流。
六、采用差分信號(hào)線布線策略
布線非常靠近的差分信號(hào)對(duì)相互之間也會(huì)互相緊密耦合,這種互相之間的耦合會(huì)減小EMI發(fā)射,通常差分信號(hào)也是高速信號(hào),所以高速設(shè)計(jì)規(guī)則通常也都適用于差分信號(hào)的布線,特別是設(shè)計(jì)信號(hào)線的時(shí)候更是如此。如下所示:(√為合理的方式,×為不合理的方式)
總結(jié)
對(duì)于EMC整改可以從以下三方面入手屏蔽,濾波,接地。對(duì)于波形信號(hào)沿的考慮上,EMC設(shè)計(jì)希望減緩信號(hào)的上升邊沿和下降邊沿,即信號(hào)邊沿越緩,輻射越小。
● 屏蔽隔離設(shè)計(jì):屏蔽主要用于切斷輻射干擾;隔離主要用于切斷傳導(dǎo)干擾;
● 濾波設(shè)計(jì):濾波的目的就是消除導(dǎo)線上的干擾信號(hào),防止電路中的干擾信號(hào)傳導(dǎo)到導(dǎo)線上,同時(shí)也防止導(dǎo)線接收到的干擾信號(hào)傳入電路中。例如共模電感就是一種用于濾除共模干擾信號(hào)的EMC濾波設(shè)計(jì)方法之一;
● 地線設(shè)計(jì):保持參考地平面的連續(xù)非常重要,并盡可能減少地線的阻抗,避免出現(xiàn)公共地線阻抗等。
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