实用EMI噪讯对策讲座(13)--印刷电路板

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1、实用EMI噪讯对策技术讲座(13)印刷电路板印刷电路板在设计之初往往有相当大的问题，尤其是在基板、Layout.布线…等部份都需要注意，木文将从这些面向加以探讨。印刷电路基板的噪讯对策儿乎所有的电路都使用印刷电路基板，这意味着印刷电路基板的噪讯对策俨然成为噪讯对策的核心。如图1所示，印刷电路基板内的电路可以分成三大类:*电源/人地屯路*主信号屯路()*接口电路主信号电路是执行实际电路动作的部位，主信号电路随着电路的种类与用途，还能够再细分成数个单元。接口电路是执行印刷电路基板与外部信号交易(接口)

2、的电路，接口电路以噪讯对策立场而言，它具备防止卬刷电路基板外部的噪讯渗入电路基板，以及电路基板内部的噪讯放射至基板外部两种功能。电源/大地(ground)电路主耍功能是提供电源给信号电路与接口电路，大地具备不平衡电路的折返线功能。原本电源与大地必需维持稳定的电位，不过实际上电源与大地会各自产生共通阻抗(impedance),因此在噪讯对策上属于非常棘手部位。二主磁Z介■■外部SIPCB的竜路结構外部印刷电路基板的Layout以噪讯对策观点而言，必需根据种类与用途将电路加以分类，才能够将噪讯对策配置

3、(Layout)在印刷电路基板上。原则上高噪讯加害性电路与低抗噪讯电路，最好能够分别配置在独立的电路基板上，不过实际上基于成木与电路规模等考虑，两电路混载情况相当普遍。如上所述高噪讯加害性电路与低抗噪讯电路，两者必需尽量分开配置，尤其是噪讯很大的信号线，尽量避免长距离回绕布线。加害性很高的布线则尽量避免通过低抗噪讯电路周围，如果采取平行或是密接布线时，crosstalk会有变大之虞。布线的回绕方式取决于组件的配置，为达成上述布线原则，组件的配置成为重要的课题。图2是典型的印刷电路基板Layout范

4、例，如图所示该电路基板是复数个电路基板Z屮的一片，此时只要透过主机板就能够进行信号交易。主机板执行基板Z间的数据交易时通常会有Bus通行，虽然图2的基板主体是数字电路，不过却混载小规模的模拟电路。主戦崇介数位介・.外部图2PCBftlLayomffi例外部数字电路透过主机板端的接口电路，除了与其它基板进行接口(interface)之外，数字接口还能够与外部进行其它接口作业。模拟电路能够与外部进行模拟信号交易，模拟电路单元设有A/I)转换器，为了避免模拟电路对数字接口发生噪讯干扰，因此设置A/D转换

5、器时必需远离数字接口。模拟电路的电源必需与数字电路的电源完全分开独立设置，不过模拟电路的电源电压若与数字电路的电源电圧相同时，模拟电路的噪讯很低的情况除外，模拟电路可以使用部份的数字电路电源，此时必需在模拟电源的入口处设置滤波器，杜绝数字电路的噪讯。至于人地则是将数字与模拟单元连接成一点，再利用数字与模拟连接部位的图案(pattern)不规则回绕设计使它具备若干的阻抗，再利用该阻抗能够使数字与模拟单元产生分离效果。印刷电路基板的布线基板的入口处通常会设置旁通电容器(bypasscondenser)

6、。以图2为例，旁通电容器设置在数字电源电路端。基板入口处的旁通电容器，除了发挥旁通电容器原本的功能Z外，它述可以抑制基板内的电源阻抗，过滤来白基板外部的噪讯。为强化上述冃的，某些电路还会插入电感与旁通电容器形成LC滤波器(图3)。电感器一旦使直流匣迭时，曲于直流成份的影响造成电感值大幅降低。此外电源用电感会有很大的直流电流动，因此必需选择适合的电感器。一般电源基板入口处设置的电感器，大多使用图4的Toroidal型电感器。国4各锤Taoi迪蘇器旁通屯容器采用两段式结构，为了使旁通电容器支持应宽广的

7、频域，因此必需分别使用可以支持低频的电容器与支持高频的电容器。基板入口处设置的电容器属于低频用，虽然它的容量取决于基板内部流动的电流值，不过一般都使用数十□F左右的铝质电电容器。高频用旁通电容器则设置在IC附近，人多使用数O.OluF左右的陶瓷电容骼。理想上每个IC附近最好插入一个旁通电容器，小电流IC每隔2~3个设置一个即可。第二段旁通电容器同样设置在IC附近，如杲距离IC太远的话，曲于受到图中的电感器影响，容易造旁通电容器效杲被削弱等问题。图5是距离与旁通电容器的互动特性测试结果，图5(a)的

8、旁通电容器与IC的距离为10cm,图5(b)为3cm,两者具它条件完全相同，不过(a)与(b)的效果却截然不同，距离为10cm时旁通电容器几乎未发挥任何作用。本实验使用数字IC(Inverter),图中的@)为IC的动作波形，如图所示随着动作波形的变化，IC的电源电流也发生改变。©-©为电源一大地之间的波形，如图所示④变化时，电源内部会产生严重的噪讯。圖5距裁造咖邕竜容器效益差異图6的旁通屯容器外观上看似非常靠近TC,实际却是典型的设计不当范例。旁通屯容器的效果，基本上取决于电源一