印制电路板设计的电磁兼容性分析

《印制电路板设计的电磁兼容性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、印制电路板设计的电磁兼容性分析來源：I作者:张文成I发布时间:2010-01-2613:16:15I浏览：129次［字体:大中小】摘要:阐述了电磁环境日益复杂的情况下，印制电路板电磁兼容性设计在电了产品设计中的必要性，并在分析印制电路板造成信号传输损失、电磁能量辐射形成机理的基础上对卬制电路板设计中影响印制线条阻抗的因素、阻抗匹配的重要性和如何控制信号传输线的阻抗，以及卬制电路板的地线结构作了分析，从避免卬制电路板形成辐射和提高其抗干扰能力的角度阐述了在印制电路板上如何合理布宣地线及地线网格她线而的应用方法，最后分析了印制电路板的布线原则。关键词：印制电路板；电磁兼容性；

2、阻抗匹配；藕合；地线网格；地线血随着现代科学技术的发展，电气及电了设备的数量及种类不断增加，而产品的尺寸在不断缩小，功能在不断增加，使电磁环境口益复杂，在这种复杂的电磁环境小，如何减少相互问的电磁骚扰，使各种设备能正常运转，是一个必须解决的问题。1射频信号传输线阻抗控制L1阻抗匹配在印制电路板中，信号传递时，希望从信号的发射端起，在能量损失最小的情形下，能顺利地传送到接收端，而接收端将其完全吸收而不作任何反射，要达到这种传输，线路中的阻抗必须和发射端的阻抗相等，称为阻抗匹配。如果传输线的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，在负载端就会产生反射，当负载阻抗大于特征阻抗时，电压信号发

3、生正向反射，电流信号发生负向反射;反之，当负载阻抗小于特征阻抗时，电压信号发生负向反射，电流信号发生正向反射。事实上当走线的儿何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致此类反射。减小和消除反射的方法是根据传输线的特征阻抗在其发射端或接收端进行终端阻抗匹配，从而使反射系数接近于q所以在进行PCB走线时，应尽量使传输线在各处的特征阻抗相同】'｛。在设计射频PCB电路时，阻抗匹配定设计的要素乙一，而阻抗值与走线方式冇绝对的关系，例如走在表面层或内层、与参考的电源层或地层的距离、走线宽度和PCB材质等均会影响走线的特征阻抗值，同时不同PCB生产

4、厂家生产出来的特征阻抗也冇微小的差别。一般阻抗仿真软件会因线路模型或所使用的数学算法的限制而无法考虑到一些阻抗不连续的走线情况，这时候在原理图上只能预留一些端接，如串联电阻等，来缓和走线阻抗不连续的效应,根本解决问题的方法还是走线时尽量注意避免阻抗不连续的发生。L2印制线条的阻抗控制PCB印制线条有微带线和微带波导两种基本类型，微带线是其最外层线条，可获得高速传输，但工作时会向空问辐射较多能量;微带波导是其中问层线条，电路噪声防护性能好，但电容人，使快速信号的边沿速率下降。微带线结构如图1所示，阻抗近似计算公式为:7_87.59时八.」E+L4140丽+卩微带波导结构如图

5、2所示.阻抗近似计算公式Zo=—=-In0忆067兀（08»+7J式中：乙）一微带线的阻抗；E—电介质的介电常数：卩一印制线条的厚度；呼一印制线条的宽度；〃一电介质绝缘层的厚度。图1微带线结构影响PCB印制线条阻抗的因苹很多.如印制线条的厚度和印嘯缘层的厚度・电介质介电常数、焊盘的厚度.地线的路径和印制线条的线间距等，在具体加工和设计PCB的阻抗时,一般控制其主要因素：和W.・，几•**・.•°•.厶Jf■二‘■JF■,•■•1图2微带波导结构L21介电常数介电常数随着频率的增加而减小.所以在实际应用中应根据工作频率确圧材料的介电常数■一般选用平均值即可满足要求。通常情况

6、下选用的材料为FR-4FR-4的©也随信号频率的变化有一定改变•不过在1GHz以下一般认为FR-4材料的&值约为42。使用频率为L5GHz~2OGHz时&仍有下降的空间二故设井时菴頁阻抗的要求，则必须考虑该产品鱼时的便用噸車Wag122介质层厚度从阻抗计算公式可看出特征阻抗Z｝）是与介质厚度的自然对数成正比的，因而可知介质厚度越厚，其特征阻抗越大，所以介质厚度是影响特征阻抗的一个主耍因素，对于特征阻抗严格控制的高频线路来说，对覆铜板的介质厚度的误差应提出严格要求。L23传输线宽度该因素根据需要的特征阻抗由设计人员给出.但在设计时应充分考虑线宽对该阻抗值的配合性,即为达到该

7、阻抗值在一定的H、匚和使用频率等条件下线宽的使用是有一定限制的°例如GPS接收机的射频模块接受天线传送过来的信号并进行变频■这是所有后端处理的基础，其接受信号的能力直接影响接收机的性能，射频模块输入端的传输线设计非常重要■传输线设计的好坏以及天线输出端到射频模块输入端的阻抗是否匹配，直接影响到GPS接收机的信号质量。在PCB的电路设计时需要对射频模块输入端的传输线进行阻抗控制•控制值为50Q,并利用LC匹配网络来进行阻抗匹配■这就需要对传输线的宽度、厚度.走线方式等都进行考虑，GPS的工作频率为1575MHzPCB采用FR-4