印刷電路板（PCB）開(kāi)發(fā)技術(shù)中電磁兼容研究

電磁兼容性(EMC， Electromagnetic Compatibility)是指電子設備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設計的目的是使電子設備既能抑制各種外來(lái)的干擾，使電子設備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時(shí)又能減少電子設備本身對其它電子設備的電磁干擾。印刷電路板(PCB)設計中的電磁兼容性涉及多方面因數，以下主要從三大部分加以闡述，具體選擇要綜合各方面因數。

一 印刷電路板整體布局及器件布置

1.一個(gè)產(chǎn)品的成功與否，一是要注重內在質(zhì)量，二是兼顧整體的美觀(guān)，兩者都較完美才能認為該產(chǎn)品是成功的；在一個(gè)PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉，過(guò)孔要盡量少；電路板的最佳形狀為矩形。長(cháng)寬比為3：2或4：3;4 層板比雙面板噪聲低20dB.6層板比4層板噪聲低10dB，經(jīng)濟條件允許時(shí)盡量用多層板。

2.電路板一般分模擬電路區(怕干擾)，數字電路區(怕干擾、又產(chǎn)生干擾)，功率驅動(dòng)區(干擾源)，故步板時(shí)要合理地分成三區。

3.器件一般選擇功耗低，穩定性好的器件，而且盡量少用高速器件。

4.線(xiàn)條有講究：有條件做寬的線(xiàn)決不做細;高壓及高頻線(xiàn)應園滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線(xiàn)應盡量寬，最好使用大面積敷銅，這對接地點(diǎn)問(wèn)題有相當大的改善。

5.外時(shí)鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產(chǎn)生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1?s時(shí)，外時(shí)鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola 單片機系統時(shí)鐘只需4MHz，更適合用于工控系統。近年來(lái)，一些生產(chǎn)8051兼容單片機的廠(chǎng)商也采用了一些新技術(shù)，在不犧牲運算速度的前提下將對外時(shí)鐘的需求降至原來(lái)的1/3.而Motorola 單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部鎖相環(huán)技術(shù)，將外部時(shí)鐘頻率降至32KHz，而內部總線(xiàn)速度卻提高到8MHz乃至更高。

6.布線(xiàn)要有合理的走向：如輸入/輸出，交流/直流，強/弱信號，高頻/低頻，高壓/低壓等……，它們的走向應該是呈線(xiàn)形的(或分離)，不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線(xiàn)，但一般不易實(shí)現，最不利的走向是環(huán)形。對于是直流，小信號，低電壓PCB設計的要求可以低些。所以“合理”是相對的。上下層之間走線(xiàn)的方向基本垂直。整個(gè)板子的不想要均勻，能不擠的不要擠在一齊。

7.在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些，特別是晶振下方不要走信號線(xiàn)。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應盡量遠離邏輯電路，如有可能，應另做電路板，這一點(diǎn)十分重要。二 地線(xiàn)技術(shù)SkE安規與電磁兼容網(wǎng)

1.模擬電路和數字電路在元件布局圖的設計和布線(xiàn)方法上有許多相同和不同之處。模擬電路中，由于放大器的存在，由布線(xiàn)產(chǎn)生的極小噪聲電壓，都會(huì )引起輸出信號的嚴重失真，在數字電路中，TTL噪聲容限為0.4V～0.6V，CMOS噪聲容限為Vcc的0.3～0.45倍，故數字電路具有較強的抗干擾的能力。良好的電源和地總線(xiàn)方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證，相當多的干擾源是通過(guò)電源和地總線(xiàn)產(chǎn)生的，其中地線(xiàn)引起的噪聲干擾最大。

2.數字地與模擬地分開(kāi)(或一點(diǎn)接地)，地線(xiàn)加寬，要根據電流決定線(xiàn)寬，一般來(lái)說(shuō)越粗越好(100mil線(xiàn)經(jīng)約通過(guò)1到2A的電流)。地線(xiàn)>電源線(xiàn)>信號線(xiàn)是線(xiàn)寬的合理選擇。

3.電源線(xiàn)和地線(xiàn)盡可能靠近，整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布，以便使分布線(xiàn)電流達到均衡。

4.為減少線(xiàn)間串擾，必要時(shí)可增加印刷線(xiàn)條間距離，在其安插一些零伏線(xiàn)作為線(xiàn)間隔離。特別是輸入輸出信號間，

三 去耦、濾波、隔離三大技術(shù)

1.去耦、濾波、隔離是硬件抗干擾常用的三大措施。

2.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；原則上每個(gè)集成電路芯片都應布置一個(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的但電容；對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線(xiàn)和地線(xiàn)之間直接接入退藕電容。

3.濾波指各類(lèi)信號按頻率特性分類(lèi)并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線(xiàn)上，旨在讓50周的交流電順利通過(guò)，將其它高頻噪聲導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過(guò)低起不到抑制噪聲的作用，而過(guò)高的插入損耗會(huì )導致“漏電”，影響系統的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據系統中對信號的處理要求選擇使用。

4.典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入