pcb 的emc 设计new

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1、PCB的EMC设计印制电路板中的电磁干扰问题包括公共阻抗耦合、串扰、高频载流导线产生的辐射，以及印制线条对高频辐射的感应等。其中的高频辐射的问题最为严重，这是因为电源线和接地线、信号线的阻抗随着频率的增高而增高，较易通过公共阻抗耦合产生干扰；同时，频率增高使得线路间寄生电容的容抗减小，因而串扰更易发生；此外，随着频率的增高，还使走线尺寸达到可以和时钟及其谐波的波长相比拟的程度。因此，高频辐射情况更加明显。高频数字线路设计的另一个问题是由于传输线路阻抗不匹配而导致的信号反射与畸变。1.PCB中的公共阻抗耦合问题当模拟电路和数字电路在同一块印制电路板上混装时，若电源与地线共用

2、，则可能产生严重的公共阻抗耦合问题。在地线回路中产生的干扰电压，严重时可能高于接在公共回路中的模拟和数字电路的噪音容限，造成设备工作的不稳定。较好的印制电路板布线方案是，让模拟和数字电路分别拥有自己的电源和地线通路，这样干扰电压就不会出现在放大器的输入端上。另外，在可能的情况下，应尽量加宽这两部分电路的电源与地线，以便减小电源与地线回路的阻抗，减小任何可能在电源与地线回路中的干扰电压。一单独工作的PCB的模拟地和数字地可在系统接地点附近单点汇接，如电源电压一致，模拟和数字电路的电源在电源入口单点汇接，如电源电压不一致，在两电源较近处并一1~2nf的电容，给两电源间的信号返

3、回电流提供通路。如此PCB是插在母板上的，则母板的模拟和数字电路的电源和地也要分开，模拟地和数字地在母板的接地处接地，电源处理与上面一样。2.PCB的布局设计建议归结如下：·当高速、中速和低速数字电路混用时，在印制板上要给它们分配不同的布局区域。·对低电平模拟电路和数字逻辑电路要尽可能地分离。图1是印制板的最佳布局。因为这种布局可以使高频电流在印制板上的走线路径变短，有助于降低线路板内部的串扰、公共阻抗耦合和辐射发射。图2则表示了在线路板上有模拟电路的情况。模拟与数字电路要分开；至于线路板上的逻辑电路仍采用图1的类似布局，即让高速逻辑电路尽可能在线路板的边缘。图1：数字电

4、路印制板的布局图2：数字与模拟电路混合使用时的布局3.PCB的布线设计3.1多层印制板设计基础1在进行多层印制板设计时，首先要考虑的是带宽。要强调的是：数字电路的电磁兼容设计中要考虑的是数字脉冲的上升沿和下降沿所决定的频带宽而不是数字脉冲的重复频率。矩形的周期数字脉冲的傅立叶展开有下面形式，t+tsin[nπ(t+t)/T]sin[nπt/T]0r0rrC=2A••A()Tnπt+t/Tnπt/T0rrt0是数字脉冲宽度，tr是数字脉冲的上升时问，T是数字信号的重复周期。根据这个结果可以把方形数字信号的印制板设计带宽定为1／πtr，通常要考虑这个带宽的十倍频。选择恰当的器

5、件是设计成功的重要因素，特别在选择逻辑器件时，尽量选上升时间比5ns长的器件，决不要选比电路要求时序快的逻辑器件。多层印制板的电磁兼容分析可以基于克希霍夫定律和法拉第电磁感应定律。根据克希霍夫定律，任何时域信号由源到负载的传输都必须构成一个完整的回路，一个频域信号由源到负载的传输都必须有一个最低阻抗的路径。这个原则完全适合高频辐射电流的情况，如果高频辐射电流不是经由设计中的回路到达目的负载，就一定是通过某个客观存在电回路到达的，这一非正常回路中的一些器件就会遭受电磁干扰。但是，人们常常忽略这个事实。在数字电路设计中，人们最容易忽略的是存在于器件、导线、印制线和插头上的寄生

6、电感、电容和导纳。例如，电容器的等效电路应当是电容、电感和电阻构成的串联电路。多层印制板设计要决定选用的多层印制板的层数。多层印制板的层间安排随着电路而变，但有以下几条共同原则。（1）电源平面应靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。这样可以利用两金属平板间的电容作电源的平滑电容，同时接地平面还对电源平面上分布的辐射电流起到屏蔽作用。（2）布线层应安排与整块金属平面相邻。这样的安排是为了产生通量对消作用。（3）把数字电路和模拟电路分开，有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。如果一定要安排在同层；可采用开沟、加接地线条、分隔等方法补救。模拟的和数字的地、电源都要分开，不

7、能混用。数字信号有很宽的频谱，是产生干扰的主要来源。（4）在中间层的印制线条形成平面波导，在表面形成微带线，两者传输特性不同。（5）时钟电路和高频电路是主要的干扰和辐射源，一定要单独安排、远离敏感电路。（6）不同层所含的杂散电流和高频辐射电流不同，布线时，不能同等看待。下表为多层PCB的典型布层安排：表1：多层PCB的典型布层安排123456789102层S1,GS2,P4层S1GPS26层S1GS2S3PS4差6层S1S2GPS3S4一般6层S1GS2PGS3好8层S1S2GS3S4PS5S6差8层S1GS2S3GPS4S5