EMC设计攻略——PCB设计
栏目:168资讯 发布时间:2023-12-03
 设计的过程中,从EMC角度,首先要考虑三个主要因素:输入/输出引脚的个数,器件密度和功耗。一个实用的规则是片状元件所占面积为基片的20%,每平方英寸耗散功率不大于2W。  在器件布置方面,原则上应将相互有关的器件尽量靠近,将数字电路模拟电路及电源电路分别放置,将高频电路与低频电路分开。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。对时钟电路和高频电路等主要干扰和辐射源应单独安排

  设计的过程中,从EMC角度,首先要考虑三个主要因素:输入/输出引脚的个数,器件密度和功耗。一个实用的规则是片状元件所占面积为基片的20%,每平方英寸耗散功率不大于2W。

  在器件布置方面,原则上应将相互有关的器件尽量靠近,将数字电路模拟电路及电源电路分别放置,将高频电路与低频电路分开。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。对时钟电路和高频电路等主要干扰和辐射源应单独安排,远离敏感电路。输入输出芯片要位于接近混合电路封装的I/O出口处。

  高频元器件尽可能缩短连线,以减少分布参数和相互间的电磁干扰,易受干扰元器件不能相互离得太近,输入输出尽量远离。震荡器尽可能靠近使用时钟芯片的位置,并远离和低电平信号芯片。元器件要与基片的一边平行或垂直,尽可能使元器件平行排列,这样不仅会减小元器件之间的分布参数,也符合混合电路的制造工艺,易于生产。

  在混合电路基片上电源和接地的引出焊盘应对称布置,均匀地分布许多电源和接地的I/O连接。裸芯片的贴装区连接到负的电位平面。

  在选用多层混合电路时,电路板的层间安排随着具体电路改变,但一般具有以下特征。

  (1)电源和地层分配在内层,可视为屏蔽层,可以很好地抑制电路板上固有的共模RF干扰,减小高频电源的分布阻抗。

  (2)板内电源平面和地平面尽量相互邻近,一般地平面在电源平面之上,这样可以利用层间电容作为电源的平滑电容,同时接地平面对电源平面分布的辐射电流起到屏蔽作用。

  在电路设计中,往往只注重提高布线密度,或追求布局均匀,忽视了线路布局对预防干扰的影响,使大量的信号辐射到空间形成干扰,可能会导致更多的电磁兼容问题。因此,良好的布线是决定设计成功的关键。

  地线不仅是电路工作的电位参考点,还可以作为信号的低阻抗回路。地线上较常见的干扰就是地环路电流导致的地环路干扰。解决好这一类干扰问题,就等于解决了大部分的电磁兼容问题。地线上的噪音主要对数字电路的地电平造成影响,而数字电路输出低电平时,对地线的噪声更为敏感。地线上的干扰不仅可能引起电路的误动作,还会造成传导和辐射发射。因此,减小这些干扰的重点就在于尽可能地减小地线的阻抗(对于数字电路,减小地线电感尤为重要)。

  (1)根据不同的电源电压,数字电路和模拟电路分别设置地线)公共地线尽可能加粗。在采用多层厚膜工艺时,可专门设置地线面,这样有助于减小环路面积,同时也降低了接受

  的效率。并且可作为信号线)应避免梳状地线,这种结构使信号回流环路很大,会增加辐射和敏感度,并且芯片之间的公共阻抗也可能造成电路的误操作。(4)板上装有多个芯片时,地线上会出现较大的电位差,应把地线设计成封闭环路,提高电路的噪声容限。

  (5)同时具有模拟和数字功能的电路板,模拟地和数字地通常是分离的,只在电源处连接。

  一般而言,除直接由电磁辐射引起的干扰外,经由电源线引起的电磁干扰为常见。因此电源线的布局也很重要,通常应遵守以下规则。

  环路面积,差模辐射小,有助于减小电路交扰。不同电源的供电环路不要相互重叠。

  (2)采用多层工艺时,模拟电源和数字电源分开,避免相互干扰。不要把数字电源与模拟电源重叠放置,否则就会产生

  电容,破坏分离度。(3)电源平面与地平面可采用完全介质隔离,频率和速度很高时,应选用低介电常数的介质浆料。电源平面应靠近接地平面,并安排在接地平面之下,对电源平面分布的辐射电流起到屏蔽作用。(4)芯片的电源引脚和地线引脚之间应进行去耦。去耦电容采用0.01uF的片式电容,应贴近芯片安装,使去耦电容的回路面积尽可能减小。

  (5)选用贴片式芯片时,尽量选用电源引脚与地引脚靠得较近的芯片,可以进一步减小去耦电容的供电回路面积,有利于实现电磁兼容。

  在使用单层薄膜工艺时,一个简便适用的方法是先布好地线,然后将关键信号,如高速时钟信号或敏感电路靠近它们的地回路布置,对其它电路布线。信号线的布置根据信号的流向顺序安排,使电路板上的信号走向流畅。

  如果要把EMI减到,就让信号线尽量靠近与它构成的回流信号线,使回路面积尽可能小,以免发生辐射干扰。低电平信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线,对噪声敏感的布线不要与大电流、高速开关线平行。如果可能,把所有关键走线都布置成带状线。不相容的信号线(数字与模拟、高速与低速、大电流与小电流、高电压与低电压等)应相互远离,不要平行走线。信号间的串扰对相邻平行走线的长度和走线间距极其敏感,所以尽量使高速信号线与其它平行信号线间距拉大且平行长度缩小。

  导带的电感与其长度和长度的对数成正比,与其宽度的对数成反比。因此,导带要尽可能短,同一元件的各条地址线或数据线尽可能保持长度一致,作为电路输入输出的导线尽量避免相邻平行,在之间加接地线,可有效抑制串扰。低速信号的布线密度可以相对大些,高速信号的布线密度应尽量小。

  尽量设计单独的地线面,信号层安排与地层相邻。不能使用时,必须在高频或敏感电路的邻近设置一根地线。分布在不同层上的信号线走向应相互垂直,这样可以减少线间的电场和磁场耦合干扰;同一层上的信号线保持一定间距,用相应地线回路隔离,减少线间信号串扰。每一条高速信号线要限制在同一层

  上。信号线不要离基片边缘太近,否则会引起特征阻抗变化,而且容易产生边缘场,增加向外的辐射。

  时钟电路在数字电路中占有重要地位,同时又是产生电磁辐射的主要来源。一个具有2ns上升沿的时钟信号辐射能量的频谱可达160MHz。因此设计好时钟电路是保证达到整个电路电磁兼容的关键。关于时钟电路的布局,有以下注意事项:

  (1)不要采用菊花链结构传送时钟信号,而应采用星型结构,即所有的时钟负载直接与时钟功率

  (2)所有连接晶振输入/输出端的导带尽量短,以减少噪声干扰及分布电容对晶振的影响。(3)晶振电容地线应使用尽量宽而短的导带连接至器件上;离晶振近的数字地引脚,应尽量减少过孔。

  有三种制造工艺可供选择,单层薄膜、多层厚膜和多层共烧厚膜。薄膜工艺能够生产高密度混合电路所需的小尺寸、低功率和高电流密度的元器件,具有高质量、稳定、可靠和灵活的特点,适合于高速高频和高封装密度的电路中。但只能做单层布线且成本较高。多层厚膜工艺能够以较低的成本制造多层互连电路, 从电磁兼容的角度来说,多层布线可以减小线路板的电磁辐射并提高线路板的抗干扰能力。因为可以设置专门的电源层和地层,使信号与地线之间的距离仅为层间距离。这样,板上所有信号的回路面积就可以降至,从而有效减小差模辐射。

  其中多层共烧厚膜工艺具有更多的优点,是目前无源集成的主流技术。它可以实现更多层的布线,易于内埋元器件,提高组装密度,具有良好的高频特性和高速传输特性。此外,与薄膜技术具有良好的兼容性,二者结合可实现更高组装密度和更好性能的混合多层电路。混合电路中的有源器件一般选用裸芯片,没有裸芯片时可选用相应的封装好的芯片,为得到的EMC特性,尽量选用表贴式芯片。选择芯片时在满足

  ,CMOS4000能行就不用HC。电容应具有低的等效串联电阻,这样可以避免对信号造成大的衰减。混合电路的封装可采用可伐金属的底座和壳盖,平行缝焊,具有很好的屏蔽作用。

EMC设计攻略——PCB设计(图1)

  是电路板在其电磁环境中工作而不会对周围的其他设备产生难以忍受的电磁干扰的能力。

  整改的技巧  随着现代化生产的高速发展,电子设备的种类也越来越多,从传统的家电到高科技通讯设备,都离不开电子元器件的使用。其中磁环作为电子器件中的一种,起到了非常重要的作用。那

  的影响非常重要,比如反激主功率环路,如果太大的话辐射会很差。 滤波器走线效果,滤波器是用来滤掉干扰的,但若是

  走线不好的话,滤波器就可能失去应该有的效果。 结构部分,散热器设计接地不好会影响,屏蔽版的接地等;

  按照设计流程,一个产品Layout完成之后,需要进入严格的 评审环节 ,看所设计的产品是否满足 ESD或者EMI防护 设计要求。 撇开原理图设计,

  问题包括3种: 传导干扰 、 串扰干扰 、 辐射干扰。 1、传导干扰 传导干扰 通过 引线

  不好,可能会导致无论怎么调试参数都调试布出来的情况,这么说并非危言耸听

  。电磁能来自多个源头,它们混合在一起,因此必须特别小心,确保不同的电路、走线、过孔和

  设计考虑中,首先涉及的便是层的设置;单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成;在产品的

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  电流问题来自于参考平面的裂缝、变换参考平面层、以及流经连接器的信号。跨接电容器或是去耦合电容器可能可以解决一些问题,但是必需要考虑到电容器、过孔、焊盘以及布线的总体阻抗。本讲将从

  随着IC器件集成度的提高、设备的逐步小型化和器件的速度愈来愈高,电子产品中的EMI问题也更加严重。从系统设备

  /EMI问题,是使系统设备达到电磁兼容标准最有效、成本最低的手段。本文介绍数字电路

  的基本知识。由于详 细的介绍这些设计规则将超过本应用笔记负荷,所以此笔记解释了大部分设计规则的基本知识。在市场 上,有

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  也算一个,虽不算太难,但如果设计不好,则可能会导致无论怎么调试参数都调试不出来的情况,这么说并非危言耸听,原因是

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  设计现有成果加以总结、推广,同时对- -些未知的领域进行积极的探索。结合我司

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  设计现有成果加以总结、推广,同时对一些未知的领域进行积极的探索。结合我司

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  的生产、贴片加工的基本常识,DFX(DFM/DFC /DFT)设计,同时还需要掌握高速

  /EMI主要分析布线网络本身的信号完整性,实际布线网络可能产生的电磁辐射和电磁干扰以及电路板本身抵抗外部电磁干扰的能力,并且依据设计者的要求提出布局和布线时抑制电磁辐射和干扰

  不好,可能会导致无论怎么调试参数都调试布出来的情况,这么说并非危言耸听)原因是

  板上的电子器件密度越来越大,走线越来越窄,信号的频率越来越高,不可避免地会引入

  (电磁兼容)和EMI(电磁干扰)的问题,所以对电子产品的电磁兼容分析显得特别重要。与IC设计相比,

  基本设计流程如下:前期准备-

  结构设计-

  布局-

  布线-

  布线优化和丝印-

  网络和DRC检查和结构检查-

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  已经从以前简单的摆器件、拉线发展到一门以电工学为基础,综合电子、热、机械、化工等多学科的专业了。

  的好坏直接决定了产品开发的质量和周期,成为产品设计链中关键的一个环节。

  的知识。产品必须要经过3C, FCC, CE认证这也是早被人们所孰知。

  的改善是:在布线之前,先研究好回流路径的设计方案,就有最好的成功机会,可以达成降低EMI辐射的目标。而且在还没有动手实际布线之前,变更布线层等都不必花费任何

  方面电源注意事项 1.完整电源平面与地平面,电源平面相对相邻的地平面内缩20倍层间距,(4*20=80mil)2.整板边缘有地,并使用规则过孔连接各层地

  中,接地是抑制噪声和防止干扰的重要措施。根据电路的不同,有不同的接地方法,只有正确

  设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面,前者归属于频率较高的