EMC理论上的差模电流与共模电流&PCB布局布线思路

PCB印制板布线

在印制板布线时,应先确定元器件在板上的位置,然后布置地线、电源线,再安排高速信号线,最后考虑低速信号线。

    元器件的位置应按电源电压、数字及模拟电路、速度快慢、电流大小等进行分组,以免相互干扰。根据元器件的位置可以确定印制板连接器各个引脚的安排。所有连接器应安排在印制板的一侧,尽量避免从两侧引出电缆,减少共模辐射。

(1)电源线

在考虑安全条件下,电源线应尽可能靠近地线,以减小差模辐射的环面积,也有助于减小电路的交扰。

(2)时钟线、信号和地线的位置信号线与地线距离应较近,形成的环面积较小。

PCB布局小结

   合理的布局是PCB设计成功的第一步.应在自动布局的基础上,用交互式布局进行调整.

A.首先,要考虑PCB尺寸大小,过大时,印制线条长,阻抗增加,抗扰能力下降,成本也增加.过小时,散热不好,串扰增加.

B.其次,按不兼容分割原则,确定特殊元器件位置.输入输出元件尽量远离,兼顾美观;

C.再次,把连线关系密切的元器件尽量放在一起,尤其要使高速线尽量短;

D.最后,按照电路流程安排各功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,对全部元器件进行布局。

E.PCB是各类元器件的支撑件,并为它们提供互连,提供所要求的电气特性,如特性阻抗元器件等.

F.产品的高速,高密度,大容量化要求,又提出了许多新的功能要求,例如,信号完整性,防EMI对策等.

G.PCB设计就是把原理图变成PCB电路板,这不是一件容易的事情.普通PCB,只要做到布局布线合理即可;对多层板高速PCB,布线长度要严格限制,克服反射和串扰.实践证明,即使电路原理图设计正确,PCB设计不当,也会对产品造成不良后果.布线过程限定最高,技术最细,工作量最大.

PCB布线要求

A.电源线,地线加去耦电容;宽度: 地线>电源线>信号线

多层板

B.数字,模拟共地处理

数字电路频率高,模拟电路敏感度高.器件,信号线都要远离

数字地,模拟地只有一点连接 

C.相邻两层的布线要互相垂直,防止感应耦合

D.输入输出端用的导线应避免相邻平行,必要时加线间地线

E.采用大面积铜箔时,应采用栅格状,以免长期受热后,发生膨胀和脱落,也有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体

F.大功率RF信号线放在PCB的中间层,并良好接地减少辐射

G直角走线等效为容性负载,阻抗减小,减缓tr,并造成反射,同时在直角尖端产生电磁骚扰发射

双面板布线设计

地线面

    地线网格的极端形式是平行的导线无限多,构成了一个连续的导体平面,这个平面称为地线面。这在多层板中很容易实现,它能提供最小的电感。这种结构特别适合于射频电路和高速数字电路。通常的四层板中专门设置一个电源面,它能够在高频时提供一个低的“源-地”阻抗。

环路面积

    地线面的一个主要好处是能够使辐射的环路最小。这保证了PCB的最小差模辐射和对外界骚扰的敏感度。

输入输出地的结构

    为了减小电缆上的共模辐射,需要对电缆采取滤波和屏蔽技术。但不论滤波还是屏蔽都需要一个没有受到内部骚扰污染的干净地。

    当地线不干净时,滤波在高频时几乎没有作用。除非在布线时就考虑这个问题,一般这种干净地是不存在。

   干净地既可以是PCB上的一个区域,也可以是一块金属板。

所有输入输出线的滤波和屏蔽层必须联到干净地上。干净地与内部的地线只能在一点相连。这样可以避免内部信号电流流过干净地,造成污染。

多层板布线设计

  对高速逻辑电路设计,使用单层板不能满足电磁兼容性要求时;应该研究多层板的应用。

①多层印制板设计

 多层印制板设计中遇到的主要问题是电磁兼容设计。

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