基于電磁兼容技術(shù)PCB板的設計研究

　　1電磁兼容

　　電磁兼容（EMC）是一門(mén)綜合性學(xué)科，主要研究電磁干擾和抗干擾的問(wèn)題。電磁兼容性是指電子設備或系統在規定的電磁環(huán)境電平下，不因電磁干擾而降低性能，同時(shí)它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于檢定的極限電平，不影響其它電子設備或系統的正常運行，并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的要求。電磁兼容性 （EMC）包括兩個(gè)方面：產(chǎn)品的電磁輻射性和抗電磁干擾性口一個(gè)好的電子產(chǎn)品必須考慮電磁兼容問(wèn)題，既不能有電磁輻射干擾其他電子設備，又要有較低的電磁敏感度，能抵抗規定的電磁干擾。電磁干擾是電磁騷擾引起的后果，它會(huì )使電子設備、傳輸通道、系統和印刷板組裝件的性能下降。印刷板作為電子設備的基礎部件，使用中同樣存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有電、磁場(chǎng)存在就有電磁兼容問(wèn)題，尤其是現代電子設備中大量采用數字電路、高速邏輯電路，信號的傳輸速度大大提高，這也增大了引起電磁輻射和受電磁干擾的因素，所以考慮電磁兼容問(wèn)題是印刷電路板設計的重要內容。

　　2印刷電路板上抑制電磁干擾設計

　　由于PCB上的電子器件和線(xiàn)路的密集度不斷增加，而信號的頻率也不斷提高，不可避免地會(huì )引入E訛（電磁兼容）和陰I（電磁干擾）的問(wèn)題。

　　外部的傳導干擾和輻射干擾對PCB上的電路基本無(wú)影響，實(shí)際上在設計中采取正確的措施常常能同時(shí)起到抗干擾和抑制發(fā)射的作用。在設計印刷電路板時(shí)，首先要根據實(shí)際需要，選擇合適的印制板類(lèi)型（板材和板層），然后是確定元器件在板上的位置，再依次布局，設計地線(xiàn)、信號線(xiàn)。

　　2.1印刷電路板的選取

　　印刷電路板有單面、雙面和多層板之分。單面和雙面板一般用于低、中密度布線(xiàn)的電路和集成度較低的電路。多層板適用于高密度布線(xiàn)、高集成度芯片的高速數字電路。從電磁兼容的角度來(lái)說(shuō)，多層板可以減小線(xiàn)路板的電磁輻射并提高線(xiàn)路板的抗干擾能力。因為在多層板中，可以設置專(zhuān)門(mén)的電源層和地層，使信號線(xiàn)與地線(xiàn)之間的距離僅為線(xiàn)印刷電路板的層間距離。這樣板上所有信號的回路面積就可以降至最小，從而有效減小差模輻射。

　　2.2元器件的布局

　　設計印刷電路板不僅僅是簡(jiǎn)單地將各個(gè)元器件之間用印制導線(xiàn)連接起來(lái)，更重要的是應當考慮電路的特點(diǎn)和要求，正確的擺放元器件

　　l）按電路單元和相互有連接關(guān)系的元器件應靠近布局。以減少元器件之間的走線(xiàn)和連線(xiàn)的長(cháng)度，減低輻射和干擾。

　　2）按電路工作頻率或器件的開(kāi)關(guān)速度的相對高低分區布局，從I/0端向板的遠端電路工作頻率依次降低分布，在較高頻率區內，高速震蕩器件不應靠近工/0端。

　　3）容易產(chǎn)生電磁輻射的元器件（如：時(shí)鐘、震蕩器等），遠離電磁敏感器件或走線(xiàn)，必要時(shí)采取電磁屏蔽措施。

　　2.3信號線(xiàn)的布局

　　信號線(xiàn)的布置最好根據信號的流向順序安排，使電路板上的信號走向流暢。不相容的信號線(xiàn)應相互遠離，不要平行走線(xiàn)。同一層上的信號線(xiàn)保持一定間距，最好以相應地線(xiàn)回路隔離，減少線(xiàn)間信號串擾。分布在不同層上的信號線(xiàn)走向應相互垂直，這樣可以減少線(xiàn)間的電場(chǎng)和磁場(chǎng)禍合干擾。高速信號的回路面積盡可能小，以免發(fā)生輻射干擾。

　　1）高速信號線(xiàn)盡可能放在同一層，不要換層：2）使信號線(xiàn)平滑過(guò)度，避免由于線(xiàn)寬突變引起信號反射：3）印制線(xiàn)不要一部分緊鄰地線(xiàn)走，一部分不緊鄰造成阻抗突變;4）信號線(xiàn)不要離印制板邊緣太近，否則會(huì )引起特征阻抗變化，而且容易產(chǎn)生邊緣場(chǎng)，增加向外的輻射：5）對于導線(xiàn)特性阻抗要求嚴格的信號線(xiàn)，應采用帶狀線(xiàn)或微帶線(xiàn)的布線(xiàn)形式，有利于導線(xiàn)寬度、厚度和絕緣層厚度調整特性阻抗;6）當電路的工作頻率超過(guò)SMHz或器件的邊沿數率超過(guò)sns時(shí)，應優(yōu)先選用多層板，有利于降低電磁干擾;7）高速信號傳輸線(xiàn)路中過(guò)孔盡量少，并且孔徑小，有利于降低孔的寄生電容，通常采用小孔徑的過(guò)孔、埋孔或盲孔。

　　2.4地線(xiàn)布局

　　1）將數字電路與模擬電路分開(kāi)。電路板上既有高速邏輯電路，又有線(xiàn)性電路，應使它們盡量分開(kāi)，兩者的地線(xiàn)不要相混，分別與電源端地線(xiàn)相連。要盡量加大線(xiàn)性電路的接地面積。

　　2）正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1陽(yáng)z，它的布線(xiàn)和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大，因而應采用一點(diǎn)接地。當信號工作頻率大于10MHz時(shí)，地線(xiàn)阻抗變得很大，此時(shí)應盡量降低地線(xiàn)阻抗，應采用就近多點(diǎn)接地。

　　3）盡量加粗接地線(xiàn)。若接地線(xiàn)很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時(shí)信號電平不穩，抗噪聲性能變壞。因此應將接地線(xiàn)盡量加粗，使它能通過(guò)三倍于印制電路板的允許電流。

　　4）地線(xiàn)上的隔離孔不應距離太近，隔離孔的絕緣環(huán)不能過(guò)大，以免形成無(wú)意的溝槽，影響上一層信號線(xiàn)的阻抗。

　　5）接地線(xiàn)構成閉環(huán)路。設計只由數字電路組成的印刷電路板的地線(xiàn)系統時(shí)，將接地線(xiàn)做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。

　　1電磁兼容

　　電磁兼容（EMC）是一門(mén)綜合性學(xué)科，主要研究電磁干擾和抗干擾的問(wèn)題。電磁兼容性是指電子設備或系統在規定的電磁環(huán)境電平下，不因電磁干擾而降低性能，同時(shí)它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于檢定的極限電平，不影響其它電子設備或系統的正常運行，并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的要求。電磁兼容性 （EMC）包括兩個(gè)方面：產(chǎn)品的電磁輻射性和抗電磁干擾性口一個(gè)好的電子產(chǎn)品必須考慮電磁兼容問(wèn)題，既不能有電磁輻射干擾其他電子設備，又要有較低的電磁敏感度，能抵抗規定的電磁干擾。電磁干擾是電磁騷擾引起的后果，它會(huì )使電子設備、傳輸通道、系統和印刷板組裝件的性能下降。印刷板作為電子設備的基礎部件，使用中同樣存在電場(chǎng)和磁場(chǎng)，有電、磁場(chǎng)存在就有電磁兼容問(wèn)題，尤其是現代電子設備中大量采用數字電路、高速邏輯電路，信號的傳輸速度大大提高，這也增大了引起電磁輻射和受電磁干擾的因素，所以考慮電磁兼容問(wèn)題是印刷電路板設計的重要內容。

　　2印刷電路板上抑制電磁干擾設計

　　由于PCB上的電子器件和線(xiàn)路的密集度不斷增加，而信號的頻率也不斷提高，不可避免地會(huì )引入E訛（電磁兼容）和陰I（電磁干擾）的問(wèn)題。

　　外部的傳導干擾和輻射干擾對PCB上的電路基本無(wú)影響，實(shí)際上在設計中采取正確的措施常常能同時(shí)起到抗干擾和抑制發(fā)射的作用。在設計印刷電路板時(shí)，首先要根據實(shí)際需要，選擇合適的印制板類(lèi)型（板材和板層），然后是確定元器件在板上的位置，再依次布局，設計地線(xiàn)、信號線(xiàn)。

　　2.1印刷電路板的選取

　　印刷電路板有單面、雙面和多層板之分。單面和雙面板一般用于低、中密度布線(xiàn)的電路和集成度較低的電路。多層板適用于高密度布線(xiàn)、高集成度芯片的高速數字電路。從電磁兼容的角度來(lái)說(shuō)，多層板可以減小線(xiàn)路板的電磁輻射并提高線(xiàn)路板的抗干擾能力。因為在多層板中，可以設置專(zhuān)門(mén)的電源層和地層，使信號線(xiàn)與地線(xiàn)之間的距離僅為線(xiàn)印刷電路板的層間距離。這樣板上所有信號的回路面積就可以降至最小，從而有效減小差模輻射。

　　2.2元器件的布局

　　設計印刷電路板不僅僅是簡(jiǎn)單地將各個(gè)元器件之間用印制導線(xiàn)連接起來(lái)，更重要的是應當考慮電路的特點(diǎn)和要求，正確的擺放元器件

　　l）按電路單元和相互有連接關(guān)系的元器件應靠近布局。以減少元器件之間的走線(xiàn)和連線(xiàn)的長(cháng)度，減低輻射和干擾。

　　2）按電路工作頻率或器件的開(kāi)關(guān)速度的相對高低分區布局，從I/0端向板的遠端電路工作頻率依次降低分布，在較高頻率區內，高速震蕩器件不應靠近工/0端。

　　3）容易產(chǎn)生電磁輻射的元器件（如：時(shí)鐘、震蕩器等），遠離電磁敏感器件或走線(xiàn)，必要時(shí)采取電磁屏蔽措施。

　　2.3信號線(xiàn)的布局

　　信號線(xiàn)的布置最好根據信號的流向順序安排，使電路板上的信號走向流暢。不相容的信號線(xiàn)應相互遠離，不要平行走線(xiàn)。同一層上的信號線(xiàn)保持一定間距，最好以相應地線(xiàn)回路隔離，減少線(xiàn)間信號串擾。分布在不同層上的信號線(xiàn)走向應相互垂直，這樣可以減少線(xiàn)間的電場(chǎng)和磁場(chǎng)禍合干擾。高速信號的回路面積盡可能小，以免發(fā)生輻射干擾。

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