数字电路PCB的EMI控制技术
作者:亚博全站APP官网登录 发布时间:2022-06-15 00:53
本文摘要:随着IC器件集成度的提升、设备的逐步小型化和器件的速度越来越低,电子产品中的EMI问题也更为相当严重。从系统设备EMC/EMI设计的观点来看,在设备的PCB设计阶段处置好EMC/EMI问题,是使系统设备超过电磁兼容标准最有效地、成本低于的手段。 本文讲解数字电路PCB设计中的EMI控制技术。 一、EMI的产生及诱导原理 EMI的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给脆弱系统导致的。它还包括经由导线或公共地线的传导、通过空间电磁辐射或通过将近场耦合三种基本形式。

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随着IC器件集成度的提升、设备的逐步小型化和器件的速度越来越低,电子产品中的EMI问题也更为相当严重。从系统设备EMC/EMI设计的观点来看,在设备的PCB设计阶段处置好EMC/EMI问题,是使系统设备超过电磁兼容标准最有效地、成本低于的手段。

本文讲解数字电路PCB设计中的EMI控制技术。  一、EMI的产生及诱导原理  EMI的产生是由于电磁干扰源通过耦合路径将能量传递给脆弱系统导致的。它还包括经由导线或公共地线的传导、通过空间电磁辐射或通过将近场耦合三种基本形式。

EMI的危害展现出为减少传输信号质量,对电路或设备导致阻碍甚至毁坏,使设备无法符合电磁兼容标准所规定的技术指标拒绝。  为诱导EMI,数字电路的EMI设计不应按下列原则展开:  ●根据涉及EMC/EMI技术规范,将指标分解成到单板电路,分级掌控。

  ●从EMI的三要素即干扰源、能量耦合途径和脆弱系统这三个方面来掌控,使电路有平缓的频响,确保电路长时间、平稳工作。  ●从设备前端设计应从,注目EMC/EMI设计,减少设计成本。  二、数字电路PCB的EMI控制技术  在处置各种形式的EMI时,必需明确问题具体分析。在数字电路的PCB设计中,可以从下列几个方面展开EMI掌控。

  1.器件选型  在展开EMI设计时,首先要考虑到搭配器件的速率。任何电路,如果把上升时间为5ns的器件替换成上升时间为2.5ns的器件,EMI不会提升大约4倍。EMI的辐射强度与频率的平方成正比,最低EMI频率(fknee)也称作EMI升空比特率,它是信号上升时间而不是信号频率的函数:fknee=0.35/Tr(其中Tr为器件的信号上升时间)  这种辐射型EMI的频率范围为30MHz到几个GHz,在这个频段上,波长很短,电路板上即使十分较短的布线也有可能沦为升空天线。

当EMI较高时,电路更容易失去长时间的功能。因此,在器件选型上,在确保电路性能拒绝的前提下,不应尽可能用于短距离芯片,使用适合的驱动/接管电路。

另外,由于器件的引线管脚都具备宿主电感和寄生电容,因此在高速设计中,器件PCB形式对信号的影响也是不可忽视的,因为它也是产生EMI电磁辐射的最重要因素。一般地,贴片器件的宿主参数大于插装器件,BGAPCB的宿主参数大于QFPPCB。  2.连接器的自由选择与信号端子定义  连接器是高速信号传输的关键环节,也是不易产生EMI的薄弱环节。

在连接器的端子设计上可多决定地针,增大信号与地的间距,增大连接器中产生电磁辐射的有效地信号环路面积,获取较低电阻返流通路。适当时,要考虑到将一些关键信号用地针隔绝。  3.叠层设计  在成本许可的前提下,减少地线层数量,将信号层座落在地平面层可以增加EMI电磁辐射。

对于高速PCB,电源层和地线层座落在耦合,可减少电源电阻,从而减少EMI。  4.布局  根据信号电流流向,展开合理的布局,可增大信号间的阻碍。合理布局是掌控EMI的关键。

布局的基本原则是:  ●模拟信号易受数字信号的阻碍,仿真电路不应与数字电路分隔;  ●时钟线是主要的阻碍和辐射源,要靠近脆弱电路,并使时钟走线最较短;  ●大电流、大功耗电路尽量避免布置在板中心区域,同时不应考虑到风扇和电磁辐射的影响;  ●连接器尽可能决定在板的一旁,并靠近高频电路;  ●输出/输入电路附近适当连接器,去耦电容附近适当电源管脚;  ●充分考虑布局对电源拆分的可行性,多电源器件要横跨在电源拆分区域边界布放,以有效地减少平面拆分对EMI的影响;  ●转往平面(路径)不拆分。  5.布线  ●电阻掌控:高速信号线不会呈现出传输线的特性,必须展开电阻掌控,以防止信号的光线、过冲和振铃,减少EMI电磁辐射。

  ●将信号展开分类,按照有所不同信号(模拟信号、时钟信号、I/O信号、总线、电源等)的EMI辐射强度及脆弱程度,使干扰源与脆弱系统尽量分离出来,增大耦合。  ●严格控制时钟信号(尤其是高速时钟信号)的走线长度、过孔数、横跨拆分区、端接、布线层、转往路径等。  ●信号环路,即信号流入至信号流向构成的电路,是PCB设计中EMI掌控的关键,在布线时必需加以控制。

要理解每一关键信号的流向,对于关键信号要附近转往路径布线,保证其环路面积大于。


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