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如何克服PCB设计中的干扰

随着信息技术的不断发展,电子产品的功能,类别和结构变得越来越复杂,从而推动PCB设计朝着多层化和高密度的方向发展。结果,由于PCB的EMC设计不仅确保了板上所有电路的正常和稳定工作,从而不会互相干扰,而且还需要对PCB设计的EMC(电磁兼容性)给予极大的关注。还可有效降低PCB的辐射传输和传导发射,以防止电路受到外部辐射和传导的干扰。干扰是EMC的头号敌人。但是,工程师,您应该不再担心本文。

PCB干扰的分类

PCB干扰可分为三类:
1)。布局干扰是指由于PCB上的组件放置不当而引起的干扰。
2)。堆叠干扰是指由于设置不科学造成的噪声干扰。
3)。布线干扰是指PCB信号线,电源线和接地线之间的距离设置不当,线宽或PCB布线方法不科学所引起的干扰。

在PCB干扰分类方面,可以从布局规则,堆叠策略和布线规则的角度分别采取一些抑制措施,以减少甚至消除由于PCB干扰而产生的影响,从而确保与EMC设计标准的兼容性。

基于分类的PCB干扰相应抑制措施

•抑制布局干扰的措施

停止布局干扰的特权在于合理的PCB布局,该布局应符合以下六个规则:

1)。每个功能模块的电路位置应根据信号电流位置合理设置,并且其流向应尽可能保持一致。

2)。模块电路中的核心组件应设置在中央,并且组件之间(尤其是高频组件)之间的引线应尽可能短。

3)。热敏元件和芯片之间的集成应远离加热元件。

4)。连接器位置应根据板上的组件位置确定。连接器应放置在PCB的一侧,以防止电缆从两侧引出并减少共模(CM)电流辐射。

5)。I / O驱动器应紧密靠近连接器,以停止板上I / O信号的长距离路由。

6)。热敏元件不得放置得太近,输入和输出组件也应远离它们。

•抑制堆叠干扰的措施

首先,PCB设计信息应综合考虑各种因素,包括信号线密度,功率和接地分类,以确定功率和层数,以确保实现电路功能。堆叠策略的质量基本上与接地层或电源层的瞬态电压以及电源和信号的电磁屏蔽相关。根据实际的堆垛设计经验,堆垛设计应符合以下规则:
1)。接地层和电源层应彼此相邻,并且它们之间的距离应尽可能小。
2)。信号平面应紧密靠近接地平面或电源平面。单层或多层都可以。

在单层或双层PCB设计过程中,应仔细设计电源线和信号线。为了减小电源电流的环路面积,接地线和电源线应紧紧靠近并保持相互平行。对于单层PCB,重要信号线的两侧应布置保护性接地线。一方面,其目的是缩小信号的环路面积。另一方面,可以避免信号线之间的串扰。

对于双层PCB,也可以设置保护性接地线,或者在重要信号的图像平面上实现大面积接地。尽管PCB的制造和组装调试简单方便,但是直接模拟复杂的PCB(例如数字电路和数模电路)是不可接受的,因为辐射会随着环路面积的增加而增加,而没有参考平面。

如果成本足够,建议使用多层PCB。多层PCB设计过程中必须遵循三个规则:
1)。对于重要的信号线,例如具有强辐射的总线或时钟线以及具有高灵敏度的线,应在两个接地平面之间或紧靠接地平面的信号平面上实施布线,这有利于信号环路面积的缩小,降低辐射强度并增强抗干扰能力。
2)。应确保边缘辐射得到有效控制。与相邻接地平面相比,电源平面应在内部减小5至20H(H表示电介质厚度)。
3)。。如果在底层和顶层之间存在高频信号线,则应将它们布置在顶层和接地层之间,以防止高频信号线辐射到空间。

•抑制路由干扰的措施

为了禁止干扰,必须遵循以下规则进行布线:
1)。输出端子和输入端子的引线应避免长距离平行。可以通过增加接地线或增加线之间的距离来减少并行串扰。
2)。路由宽度永远不会突然改变。角应为弧形或天使角为135°。
3)。载流回路的外部辐射随着回路面积,电流和信号频率的增加(减小)而增加(减小),因此当电流流过时,有必要减小引线回路的面积。
4)。为了减小引线的阻抗,应减小引线的长度而增加宽度。
5)。为了使相邻线路之间的噪声耦合和串扰最小化,请在线路之间进行隔离处理以确保路由隔离。
6)。应设置并联隔离键信号,并用保护电路保护键信号。

此外,当狂胜信号线,电源线和接地线,请遵循按照其自身的特点和功能,路由规则:
a公共接地线应以网状或环形的方式布置在PCB的边缘;接地线应尽可能粗,并应使用更多的铜箔以增强屏蔽效果;模拟接地应与数字接地隔离,模拟接地的低频接地应采用单点并联。多点串联应在高频接地中使用。在实际的布线中,可以将串联连接与并联连接结合起来。
b。应尽可能增加电源线的宽度,并应减小环路电阻,以确保地线和电源线的方向与数据传输的方向同步。对于多层PCB,应缩短电源线与接地平面或电源平面之间的距离。电源应独立提供给每个功能单元,公共电源供电的电路应彼此靠近并兼容。
C。信号线应尽可能短,以确保减少干扰信号的耦合路径。时钟信号线和敏感信号线应首先进行布线,其次是高速信号线,最后是无关紧要的信号线。如果信号线彼此不兼容,则应执行隔离处理以停止耦合干扰的产生。关键信号的布线不能超过焊盘和通孔导致的分离区域甚至参考平面空间。否则,信号环路面积将增加。同时,为了禁止边缘辐射,按键信号线与参考平面之间的距离不能小于3H(H表示按键信号线与参考平面之间的高度)。

我们唯一要担心的就是恐惧本身。对于电子工程师而言,在PCB设计过程中,干扰总是会让您失望的。但是,只要我们知道干扰源于何处并采取有效措施,就可以在完全实现PCB性能的情况下减少干扰。

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