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電路板設(shè)計中如何處理電路設(shè)計的EMC問題?
很多朋友對于電路板設(shè)計中如何處理電路設(shè)計的EMC問題?和如何從PCB層設(shè)計開始控制EMC問題不太懂,今天就由小編來為大家分享,希望可以幫助到大家,下面一起來看看吧!
如何從PCB層設(shè)計開始控制EMC問題
首先,EMI要從系統(tǒng)考慮,單憑PCB無法解決問題。疊層對EMI來說,主要是提供信號最短回流路徑、減小耦合面積和抑制差模干擾。另外地層與電源層緊密耦合,適當(dāng)比電源層外延,對抑制共模干擾有好處。PCBEMC設(shè)計布局布線經(jīng)驗1、整體布局1)高速、中速、低速電路要分開;2)強電流、高電壓、強輻射元器件遠(yuǎn)離弱電流、低電壓、敏感元器件;3)模擬、數(shù)字、電源、保護電路要分開;4)多層板設(shè)計,有單獨的電源和地平面;5)對熱敏感的元器件(含液態(tài)介質(zhì)電容、晶振)盡量遠(yuǎn)離大功率元器件、散熱器等熱源。2、整體布線1)關(guān)鍵信號線走線避免跨分割;2)關(guān)鍵信號線走線避免“U”型或“O”型;3)關(guān)鍵信號線走線是否人為繞長;4)關(guān)鍵信號線是否距離邊沿和接口400mil以上;5)相同功能的總線要并行走,中間不要夾叉其它信號;6)晶振下面是否走線;7)開關(guān)電源下面是否走線;8)接收和發(fā)送信號要分開走,不能互相夾叉。
電路板控制和plc控制有什么區(qū)別
兩者區(qū)別還是很大的。
其實,PLC內(nèi)部也是電路板,那為什么說二者區(qū)別很大呢?PLC的電路板的EMC設(shè)計很強,運行非常穩(wěn)定,是在工業(yè)上最常見的控制器。因為工業(yè)設(shè)備運行在復(fù)雜的環(huán)境,各種電磁干擾很厲害,用普通電路板的話,工業(yè)現(xiàn)場的干擾會導(dǎo)致程序數(shù)據(jù)錯亂。
而電路板控制,一般用于非工業(yè)場合,比如打卡器,門禁器等。這些場所電磁干擾弱,電路板體積比PLC小,價格也便宜。用PLC就體積也大,造價也高。
EMC低頻干擾解決方案
EMC低頻干擾解決的方案:
1、抑制干擾源。抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。
2、減小干擾源主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)。
3、減小干擾源則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。
4、切斷干擾傳播路徑,按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。
5、所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同,可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播。
PCB設(shè)計中如何抑制電磁干擾
PCB板作為單元電路,或整機電路的承載,元器件分布及線路越來越密集。在設(shè)計和印制過程中,電磁干擾的抑制和當(dāng)是要考慮的首要因素。
干擾主要是電磁效應(yīng)造成的。一般抑制和避免電磁干擾的方法有兩種,1合理布線.強弱單元電路的分區(qū)布局。盡量減少平行線路的數(shù)量產(chǎn)生,雙面板交叉通過,單面板可采用跨接飛線。
跨接線路避免成環(huán),防止生成天線效應(yīng)。時鐘線應(yīng)避免和電源線路平行分布,盡量與底線靠近。對于數(shù)據(jù)總線走向避開模擬線路,數(shù)模線路之間用地線分開。
2去耦電容和電感器件的合理配置,直流供電端用電感轉(zhuǎn)接,隔離去除殘存的交流成分。單元電路供電接入端,使用電解電容濾波。集成電路供電端接入小容量陶瓷電容。多個小規(guī)模集成電路供電端,用電解電容濾波。
對于一些存儲芯片,電源接入端和地線之間接入去耦電容。
PCB設(shè)計時,對于EMC有哪些需要注意的方面
這個問題是有很多方面的,包括電源,地,信號走線方方面面,今天臥龍會上尉Shonway給大家稍微講一下吧。
層疊需要注意的1,層疊設(shè)計時,每個信號層必須要有一個參考平面地。也就是說所有信號的投影都要在一個參考平面內(nèi)。如果線布到參考平面之外,就會使信號回路面積增大,導(dǎo)至差模輻射增大。如下圖1,就是布線的投影參考平面,左邊的布線在投影參考平面之內(nèi),右邊圖布線在投影參考平面外了。
圖1
2,八層板的層疊一般如下圖所示,每一信號層都有一個地層作為投影參考層做為對應(yīng),電源與地之間也是相鄰,以使電源電流回路最短。
圖2
電源需要注意的問題1,對于雙面板,電源線與地線必須足夠粗,不只是因為電流大需要畫粗。電源,地線粗還能有效抑制信號之間的干擾。
2,電源層與地層最好提相鄰的,這樣能保證電源電流的回路面積。如下圖3所示
圖3
3,電源層最好比地平面內(nèi)縮20H,這個H就是電源與地之間的介質(zhì)厚度,這樣能有效控制邊緣輻射的產(chǎn)生。如下圖4所示
圖4
信號布線需要注意的問題1,如果是高速信號,多層板最好把信號布在里層,這樣即能抗外界的干擾,也能避免線路板對外界產(chǎn)生輻射。
2,一些關(guān)鍵信號,最好是布在兩地平面之間,這樣信號質(zhì)量最好,即保證通暢的信號回流路徑,又能保證關(guān)鍵信號不會被干擾。就是說參考平面最好是相鄰兩面都是地。
3,所有接口金屬管腳不要空著,都要良好接地,對于高頻,RF接口,空著的金屬管腳就是一個天線,有輻射隱患!
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原創(chuàng):臥龍會上尉Shonway
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布線拓樸對信號完整性的影響當(dāng)信號在高速PCB板上沿傳輸線傳輸時可能會產(chǎn)生信號完整性問題。意法半導(dǎo)體的網(wǎng)友tongyang問:對于一組總線(地址,數(shù)據(jù),命令)驅(qū)動多達(dá)4、5個設(shè)備(FLASH、SDRAM等)的情況,在PCB布線時,是總線依次到達(dá)各設(shè)備,如先連到SDRAM,再到FLASH……還是總線呈星型分布,即從某處分離,分別連到各設(shè)備。這兩種方式在信號完整性上.對此,李寶龍指出,布線拓?fù)鋵π盘柾暾缘挠绊?,主要反映在各個節(jié)點上信號到達(dá)時刻不一致,反射信號同樣到達(dá)某節(jié)點的時刻不一致,所以造成信號質(zhì)量惡化。一般來講,星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以通過控制同樣長的幾個分支,使信號傳輸和反射時延一致,達(dá)到比較好的信號質(zhì)量。在使用拓?fù)渲g,要考慮到信號拓?fù)涔?jié)點情況、實際工作原理和布線難度。不同的Buffer,對于信號的反射影響也不一致,所以星型拓?fù)洳⒉荒芎芎媒鉀Q上述數(shù)據(jù)地址總線連接到FLASH和SDRAM的時延,進(jìn)而無法確保信號的質(zhì)量;另一方面,高速的信號一般在DSP和SDRAM之間通信,F(xiàn)LASH加載時的速率并不高,所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節(jié)點處的波形,而無需關(guān)注FLASH處波形;星型拓?fù)浔容^菊花鏈等拓?fù)鋪碇v,布線難度較大,尤其大量數(shù)據(jù)地址信號都采用星型拓?fù)鋾r。焊盤對高速信號的影響在PCB中,從設(shè)計的角度來看一個過孔主要由兩部分組成:中間的鉆孔和鉆孔周圍的焊盤。有名為fulonm的工程師請教嘉賓焊盤對高速信號有何影響,對此,李寶龍表示:焊盤對高速信號有影響,其影響類似器件的封裝對器件的影響。詳細(xì)的分析,信號從IC內(nèi)出來以后,經(jīng)過邦定線、管腳、封裝外殼、焊盤、焊錫到達(dá)傳輸線,這個過程中的所有關(guān)節(jié)都會影響信號的質(zhì)量。但實際分析時,很難給出焊盤、焊錫加上管腳的具體參數(shù)。所以一般就用IBIS模型中的封裝的參數(shù)將他們都概括了,當(dāng)然這樣的分析在較低的頻率上可以接收,但對于更高頻率信號更高精度仿真就不夠精確?,F(xiàn)在的一個趨勢是用IBIS的V-I、V-T曲線描述Buffer特性,用SPICE模型描述封裝參數(shù)。如何抑制電磁干擾PCB是產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的源頭,所以PCB設(shè)計直接關(guān)系到電子產(chǎn)品的電磁兼容性(EMC)。如果在高速PCB設(shè)計中對EMC/EMI予以重視,將有助縮短產(chǎn)品研發(fā)周期加快產(chǎn)品上市時間。因此,不少工程師在此次論壇中非常關(guān)注抑制電磁干擾的問題。例如,無錫祥生醫(yī)學(xué)影像有限責(zé)任公司的舒劍表示,在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,請問是不是要對使用到時鐘信號的IC的電源引腳做特殊處理,目前只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計中還有需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?對此,李寶龍指出,EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。李寶龍也在回答WHITE網(wǎng)友的問題時指出,濾波是解決EMC通過傳導(dǎo)途徑輻射的一個好辦法,除此之外,還可以從干擾源和受害體方面入手考慮。干擾源方面,試著用示波器檢查一下信號上升沿是否太快,存在反射或Overshoot、undershoot或ringing,如果有,可以考慮匹配;另外盡量避免做50%占空比的信號,因為這種信號沒有偶次諧波,高頻分量更多。受害體方面,可以考慮包地等措施。RF布線是選擇過孔還是打彎布線對此,李寶龍指出,分析RF電路的回流路徑,與高速數(shù)字電路中信號回流不太一樣。二者有共同點,都是分布參數(shù)電路,都是應(yīng)用Maxwell方程計算電路的特性。但射頻電路是模擬電路,有電路中電壓V=V(t)、電流I=I(t)兩個變量都需要進(jìn)行控制,而數(shù)字電路只關(guān)注信號電壓的變化V=V(t)。因此,在RF布線中,除了考慮信號回流外,還需要考慮布線對電流的影響。即打彎布線和過孔對信號電流有沒有影響。此外,大多數(shù)RF板都是單面或雙面PCB,并沒有完整的平面層,回流路徑分布在信號周圍各個地和電源上,仿真時需要使用3D場提取工具分析,這時候打彎布線和過孔的回流需要具體分析;高速數(shù)字電路分析一般只處理有完整平面層的多層PCB,使用2D場提取分析,只考慮在相鄰平面的信號回流,過孔只作為一個集總參數(shù)的R-L-C處理。
掃描儀電磁干擾如何處理
電磁兼容分析系統(tǒng)主要是針對PCB電路板的分析檢測,檢查產(chǎn)品的兼容性、確認(rèn)錯誤的頻率、追蹤易損組件、定位來源等,EMC分析系統(tǒng)在PCB設(shè)計和調(diào)試中的應(yīng)用,能幫助及早發(fā)現(xiàn)問題,及時采取有效措施消除或抑制系統(tǒng)內(nèi)部和對外電磁干擾。
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