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PCB板中EMC/EMI的设计技巧


本文摘要:章随着IC器件集成度的提高、器件的逐步小型化、器件的速度越来越低,电子产品中的EMI问题也越来越严重。

章随着IC器件集成度的提高、器件的逐步小型化、器件的速度越来越低,电子产品中的EMI问题也越来越严重。从系统设备的EMC/EMI设计的角度来看,在设备的PCB设计阶段处理EMC/EMI问题是使系统设备超过电磁兼容标准的最有效、成本低的手段。

解说了数字电路PCB设计中的EMI控制技术。1EMI的产生和感应原理EMI的产生是电磁干扰源通过耦合路径向脆弱的系统传递能量引起的。还包括三种基本形式:通过导线或公共接地线传导、空间电磁辐射或近场耦合。EMI的危害为减少传输信号的质量,对电路或设备造成干扰或破坏,表明设备不能满足电磁兼容标准中规定的技术指标。

为了引导EMI,数字电路的EMI设计不要按以下原则展开:根据EMC/EMI的技术规格,将指标分解为单板电路,逐步控制。从EMI三个要素——干扰源、能量耦合路径、脆弱系统三个方面进行控制,对电路提供缓慢的频率响应,确保电路的长时间、顺畅的工作。从设备前端设计出发,关注EMC/EMI设计,降低设计成本。

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2数字电路PCB的EMI控制技术在处理各种形式的EMI时,需要明确问题的具体分析。数字电路的PCB设计可以从以下几个方面展开EMI控制。2.1开展器件选型EMI设计时,首先考虑器件的组合速度。

两个电路都将启动时间为5ns的设备替换为启动时间为2.5ns的设备后,EMI将不会增加约4倍。EMI的辐射强度与频率的平方成比例,最低EMI频率(fknee )也称为EMI发射比特率,不是信号频率,而是作为信号上升时间的函数的fknee=0.35/Tr (其中Tr是设备的信号上升时间)的辐射如果EMI高,电路容易失去长时间的功能。因此,在元件选型上,请在确保电路性能拒绝的基础上,尽量不要用于短距离芯片,而使用适当的驱动/交接电路。

另外,器件的引脚都具备宿主电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件PCB形式对信号的影响也不能忽视。因为这也是产生EMI电磁辐射的最重要因素。通常,补丁设备的宿主参数大于补丁设备,BGAPCB的宿主参数大于QFPPCB。

2.2连接器的自由选择和信号端子定义连接器是高速信号传输的重要环节,也是EMI不易发生的弱点。在连接器的端子设计上,多决定接地引脚,增大信号和接地的间距,增大连接器产生电磁辐射的有效信号环面积,可以得到低电阻的逆流路。必要时,必须考虑隔绝一些重要的信号用地针。

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2.3层叠设计得到成本许可,减少接地层的数量,使信号层位于接地平面层可以增加EMI电磁辐射。高速PCB中,电源层和接地层结合,可以减少电源电阻,减少EMI。2.4根据布局信号电流的流动,通过展开合理的布局,可以增大信号间的故障。合理的布局是控制EMI的关键。

布局的基本原则是模拟信号容易被数字信号阻碍,模拟电路请勿与数字电路分离。时钟线是主要的故障和辐射源,必须靠近脆弱的电路,使时钟线最短。

请不要将大电流大功耗电路配置在面板的中心区域,不要考虑风扇和电磁辐射的影响。连接器尽量靠近基板,决定靠近高频电路。充分考虑输出/输入电路附近的适当连接器、去耦电容器附近的适当电源引脚布局进行电源分割的可能性,多电源器件跨越电源分割区域的边界配置,有效降低平面分割对EMI的影响。即使转动平面(路径)也不分割。

2.5配线电阻控制:高速信号线不显示传输线路的特性,因此为了防止信号的光、超调、振铃,降低EMI电磁辐射,需要展开电阻控制。展开信号,根据不同信号(模拟信号、时钟信号、I/O信号、总线、电源等)的EMI放射强度和脆弱性程度,尽量分离干扰源和脆弱系统,增大耦合。严格控制时钟信号(特别是高速时钟信号)的布线长度、通孔数、分割区域横断终端布线层传输路径等。

信号环,即信号流入信号流动的电路,是PCB设计中EMI控制的关键,配线时需要控制。为了理解各关键信号的流程,相对于关键信号将附近转移到路径布线上,保证其环面积更大。


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