PCB的电磁兼容性设计
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PCBEMC设计规范PCBEMC(Printed Circuit Board Electromagnetic Compatibility)设计规范是指在设计和制造PCB(Printed Circuit Board)时,为了保证电路板的电磁兼容性,所需遵循的一系列规范和技术要求。
电磁兼容性(EMC)是指电子设备在电磁环境中,无论是作为干扰源还是受到干扰,都不存在对其它设备或环境的无意干扰的能力。
PCBEMC设计规范的主要目的是避免电路板干扰周围设备和被周围设备干扰的情况,以保证电子设备的正常运行。
一、PCBEMC设计规范的基本要求1、尽量避免信号线的大环路:大环路是导致电磁干扰的主要原因之一。
因此,再设计PCB时,应尽量避免信号线的大环路。
2、减少地线的阻抗:地线的阻抗对于电磁兼容性非常重要。
地线阻抗过大容易导致共模信号的产生,而地线阻抗过小又会导致与其它地面之间的干扰。
因此,应采用正确的地面布局,减少地线的阻抗。
3、正确选择适当的电容:电容必须正确地选择,以防止高频电流的干扰。
电容的参数应该与应用环境的情况相结合。
4、正确布局各器件:各器件在PCB上应尽可能地被布置在合理的位置,以防止器件之间的互相干扰。
另外,在布局时,应注意与辐射源的距离,尽量避免电路板上的辐射源与周围设备的相互干扰。
5、正确选择适当的地面:地面的用途是通过减小信号的信源来减少桥接层和辐射的成本。
因此,必须正确选择适当的地面。
适当的地面可以降低自由空间的辐射垂直系数,并减小外界电磁场辐射下的接收功率。
6、控制走线电阻:在PCBEMC设计中,走线的电阻至关重要。
电阻越大,电流越大,产生的辐射越大,从而对周围设备产生干扰。
因此,应尽量控制走线的电阻。
7、正确选择适当的接口:在PCBEMC设计中,正确选择适当的接口可以有效地防止电磁干扰的影响。
因此,在选择接口时应遵循EMC方面的实际需求。
二、PCBEMC设计规范的实现方法1、采用不同层次的布线方式采用不同层次的布线方式可以在PCB上实现不同信号之间的隔离,从而避免互相干扰。
PCB的电磁兼容设计概述引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指电子设备在不产生或不受外界电磁干扰的情况下,正常工作以及在其工作环境中不对其他设备产生电磁干扰的能力。
在PCB设计中,电磁兼容设计的重要性不言而喻。
本文将对PCB的电磁兼容设计概述进行讨论,包括EMC的基本原理、常见问题以及相应的解决方案。
电磁兼容的基本原理电磁兼容设计的基本原理是通过合理的电路布局、地线设计以及滤波等措施来减少电磁辐射和电磁感应干扰。
在PCB设计中,以下原则应被遵循:1. 电路布局在PCB的电路布局中,重要的电路组成部分应尽可能远离辐射噪声源。
此外,不同功能的电路应相互隔离,以避免彼此之间的干扰。
例如,高频电路和低频电路应分别布局在不同的地方,并通过光隔离、屏蔽罩等手段来相互隔离。
2. 地线设计地线是PCB中保证信号的可靠传输以及防止电磁干扰的重要组成部分。
良好的地线设计可以有效减少信号回流路径上的电磁辐射。
为了实现良好的地线设计,在PCB布线过程中,应遵循以下几点原则: - 尽量将地线和信号线走在同一层,减少信号与地线之间的交叉。
- 采用宽而短的地线,以降低地线的电阻和电感。
- 在PCB布线中,要避免地线回流路径过长,尽量使其短而直。
3. 滤波措施滤波是一种常用的减少电磁干扰的手段。
在PCB设计中,通过合理的滤波器设计可以有效滤除电磁噪声,从而提高系统的电磁兼容性。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
在选取滤波器时,应结合系统的实际需求来确定合适的滤波器类型和参数。
常见问题及解决方案在PCB设计中,存在一些常见的电磁兼容问题,下面将结合这些问题给出相应的解决方案。
1. 辐射噪声问题辐射噪声是指电子设备所产生的电磁波通过空气或其他传导介质传播到周围环境中产生的干扰。
为了减少辐射噪声,可以采取以下措施:- 合理规划PCB布局,将辐射噪声源与敏感电路部分分开。
PCB布局设计中的EMC标准评估分析在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)布局设计过程中,EMC (Electromagnetic Compatibility,电磁兼容性)标准评估分析是至关重要的一步。
EMC标准评估分析旨在确保电子设备在工作时不会相互干扰,同时也不会受到外部电磁干扰的影响,从而保证设备的稳定性和可靠性。
首先,需要明确了解EMC标准的基本原则。
EMC标准通常包括电磁兼容性、干扰电压抑制、传导干扰和辐射干扰等方面的要求。
在设计PCB布局时,需要考虑到这些要求,保证PCB布局符合相关标准的规定。
其次,进行电磁兼容性分析。
电磁兼容性分析是评估电子设备是否在电磁环境中正常工作而不会产生干扰的重要手段。
通过对电路板布局、线路走向、接地等方面的合理设计,可以有效减少电磁辐射和传导干扰的发生,提升设备的抗干扰能力。
另外,需要对干扰电压抑制进行评估。
干扰电压抑制是指在电路设计中采取措施降低干扰电压的作用。
在PCB布局设计中,可以通过合理的布线、差分信号设计、模拟与数字信号分离等方式来减少干扰电压的产生,从而降低设备受到干扰的可能性。
此外,还要考虑传导干扰和辐射干扰的评估。
传导干扰是由于电路板之间的相互作用导致的干扰,而辐射干扰则是由于电路板辐射的电磁波造成的干扰。
在PCB布局设计中,可以采取减少线路长度、增加地线面积、使用滤波器等手段来降低传导干扰和辐射干扰的影响,提升设备的抗干扰能力。
最后,在进行EMC标准评估分析时,需要借助专业的仿真软件和工具进行模拟和测试。
通过仿真可以提前发现潜在的干扰问题,避免在实际生产中出现不必要的麻烦。
同时,还可以借助传导和辐射测试仪器对电磁兼容性进行实际的测试,确保设备符合相关标准的要求。
综上所述,PCB布局设计中的EMC标准评估分析是确保电子设备稳定运行的关键步骤。
通过对电磁兼容性、干扰电压抑制、传导干扰和辐射干扰等方面进行全面评估,可以有效提升设备的抗干扰能力,确保设备在各种工作环境下都能正常运行,为用户提供更加可靠的产品和服务。
PCB的板级电磁兼容问题一、(芯片)(集成电路)现状现阶段,(电子)系统正向高速化和高密度化飞跃发展。
在电子系统的设计过程中,系统的体积越来越小,IC引脚(in(te)grated circuit,集成电路)却越来越多,因此(PCB)(Printed Circuit Board,印制电路板)上的元件与布线越来越密集;与此同时,(信号)的(时钟)频率越来越大,并且信号上升沿越来越陡峭。
这些因素都导致了电磁环境的日益复杂,设备之间以及设备内部因互感和互容引发的种种(电磁兼容)问题已不容忽视。
这一问题在现今的强辐射源与高功率(微波)系统中也显得日益突出。
如在某高功率微波系统中,需要在限定的体积和尺寸下,采用(FPGA)芯片实现对多路(电机)的并行控制,就需要设计高速高密度的PCB。
本文就研究该情况下PCB的板级电磁兼容问题,主要包括信号完整性(Signal Integrity, SI)和(电源)完整性(PowerIntegrity,PD问题。
二、信号完整性及电源完整性问题信号完整性概括地说,是指信号在信号线上传输质量的好坏。
在(数字电路)中,体现在信号能在电路中能以正确的电压、带宽和时序做出响应。
若在PCB中,信号可以以正确的电压大小、带宽和时序都到达接收端,就能说明该PCB具有较好的信号完整性。
如果不能,则说明PCB中岀现了严重的信号完整性问题。
在高速高密度的数字电路中,信号完整性问题大致表现在一下几个方面:振铃、过冲、欠冲和时延等。
为了正确读取数据并对数据进行处理,数据在集成电路中需要在时钟边沿的前后处于稳定状态。
这个时间段内,如果信号不稳定或者发生状态的改变,集成电路就可能误判甚至发生丢失部分数据的情况,影响信号的正常传输。
如图1所示,若岀现振铃、上冲或下冲等信号完整性问题,就会影响数据的正常传输,从而影响PCB的正常工作,也可以从眼图直观判断信号传输的好坏,如图2图1PCB中信号完整性问题的表现图2 表征信号完整性问题的眼图信号完整性问题既会导致信号明显的失真和时序混乱,也会造成数据的错误,从而造成系统出错甚至瘫痪。
pcb设计emc注意事项在PCB设计中,EMC(电磁兼容性)是一个非常重要的问题。
如果我们不遵守EMC的规则,可能会导致电磁干扰,影响系统的性能并且可能引起故障。
因此,我们需要注意以下几个方面来确保PCB设计的EMC符合标准。
1. 布局设计在PCB布局中,我们应该尽量避免信号线路过于密集、及时引出接地线和电源线。
尤其是高速信号线路,为了减少反射和串扰,需要增加地线和电源线的数量,保证足够的电容来滤波。
同时,我们需要遵守信号层和地层的交错设计原则,避免信号走线过长,避免线原本的混杂等问题。
2. 射频特性射频电路通常会存在连续谐振和杂波辐射等问题,具有射频特性的器件应按物理原理选择最合适的形状和布线方案,使得射频电路的电源和地线短而连续,并注意防止各种谐振和共振现象的产生。
3. 屏蔽为了防止EMC问题,我们需要在PCB设计过程中适当采用屏蔽措施。
通常是采用金属板或金属盖来屏蔽有害电磁波。
可以使用静电屏蔽材料,以带电荷浸润表面,将静电感应在外围进行分散。
屏蔽材料需要与地面、金属板或金属盖牢固连接,以形成一个封闭的电磁屏蔽环境。
4. 接地并非所有的接地都是完美的,因为各种类型的地电位将磁场成分转移到其它电路的环境中。
近年来,接地方案的选择尤为重要,选择合适的接地方法可以有效减少 PCB 设计的干扰和抗干扰性能。
5. 模拟和数字电路的分离在PCB设计中需要注意分离模拟和数字电路,并合理安排它们的布局。
分离可以避免数字信号对于高分辨率模拟电路的干扰,同时也提高了同步速度和减小噪音,提高调整范围。
需要注意的是,以上几点只是基本原则,具体操作上还应根据具体的电路原理图进行设计。
这些EMC注意事项,细节较多,涉及面还很大,需要进行系统的设计、仿真和优化。
在多年的EMC工作中,我们一直坚持勤奋学习,大力推进EMC技术研究和应用实践,分享数据和信息,积极开展国际合作,在全球范围内推动EMC技术的进步和应用发展。
PCB的电磁兼容性设计印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件.它提供电路元件和器件之间的电气连接。
随着电于技术的飞速发展,PGB的密度越来越高。
PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行PCB设计时.必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。
要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导线的布设是很重要的。
为了设计质量好、造价低的PCB.应遵循以下一般原则:布局首先,要考虑PCB尺寸大小。
PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。
在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。
最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。
那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。
热敏元件应远离发热元件。
对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。
若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。
一般电路应尽可能使元器件平行排列。
这样,不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。
位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。
电路板的最佳形状为矩形。
长宽比为3:2成4:3。
电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。
布线布线的原则如下:输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。
最好加线间地线,以免发生反馈藕合。
印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。
当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1 ~ 15mm 时.通过2A的电流,温度不会高于3℃,因此.导线宽度为1.5mm可满足要求。
对于集成电路,尤其是数字电路,通常选0.02~0.3mm导线宽度。
当然,只要允许,还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。
导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,可使间距小至5~8mm。
印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。
此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则.长时间受热时,易发生胀和脱落现?。
必须用大面积铜箔时,最好用栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
印刷线路板的布线要注意以下问题:专用零伏线,电源线的走线宽度≥1mm;电源线和地线尽可能靠近,整块印刷板上的电源与地要呈“井”字形分布,以便使分布线电流达到均衡;要为模拟电路专门提供一根零伏线;为减少线间串扰,必要时可增加印刷线条间距离,在意;安插一些零伏线作为线间隔离;印刷电路的插头也要多安排一些零伏线作为线间隔离;特别注意电流流通中的导线环路尺寸;如有可能在控制线(于印刷板上)的入口处加接R-C去耦,以便消除传输中可能出现的干扰因素;印刷弧上的线宽不要突变,导线不要突然拐角(≥90度)。
焊盘『概讨行目要比器件引线直径?大一些。
焊盘太大易形成虚焊。
?盘外径D一般不小于(d+1.2)mm,其中d为引线孔径。
对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。
PCB 及电路抗干扰措施印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。
电源线设计根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。
同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。
地线设计地线设计的原则是:数字地与模拟地分开。
若线路板上既有逻辑电路又有线性电路,应使它们尽量分开。
低频电路的地应尽量采用单点并联接地,实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。
高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而租,高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。
接地线应尽量加粗。
若接地线用很细的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。
因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。
如有可能,接地线应在2~3mm以上。
接地线构成闭环路。
只由数字电路组成的印制板,其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。
退藕电容配置PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。
退藕电容的一般配置原则是:电源输入端跨接10 ~100uf的电解电容器。
如有可能,接100uF以上的更好。
原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容,如遇印制板空隙不够,可每4~8个芯片布置一个1 ~ 10pF的但电容。
对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件,如RAM、ROM存储器件,应在芯片的电源线和地线之间直接入退藕电容。
电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线。
此外,还应注意以下两点:在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用附图所示的RC 电路来吸收放电电流。
一般R 取1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF。
CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源。
使用逻辑电路有益建议:凡能不用高速逻辑电路的就不用;在电源与地之间加去耦电容;注意长线传输中的波形畸变;用R-S触发的作按钮与电子线路之间配合的缓冲。
2.2 PCB的电磁兼容性设计印制电路板(PCB)是电子产品中电路元件和器件的支撑件.它提供电路元件和器件之间的电气连接。
随着电于技术的飞速发展,PGB的密度越来越高。
PCB设计的好坏对抗干扰能力影响很大.因此,在进行PCB设计时.必须遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰设计的要求。
要使电子电路获得最佳性能,元器件的布且及导线的布设是很重要的。
为了设计质量好、造价低的PCB.应遵循以下一般原则:2.2.1 布局首先,要考虑PCB尺寸大小。
PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。
在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。
最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。
2.2.2 尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。
易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。
2.2.3 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。
带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
2.2.4 重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。
那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。
热敏元件应远离发热元件。
2.2.5 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。
若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
2.2.6 应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。
根据电路的功能单元.对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:2.2.6.1 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。
2.2.6.2 以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。
元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
2.2.6.3在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。
一般电路应尽可能使元器件平行排列。
这样,不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。
2.2.6.4位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。
电路板的最佳形状为矩形。
长宽比为3:2成4:3。
电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。
2.2.7 布线布线的原则如下:2.2.7.1 输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。
最好加线间地线,以免发生反馈藕合。
2.2.7.2 印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。
当铜箔厚度为0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过2A的电流,温度不会高于3℃,因此.导线宽度为1.5mm可满足要求。
对于集成电路,尤其是数字电路,通常选0.02~0.3mm 导线宽度。
当然,只要允许,还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。
导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。
对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,可使间距小至5~8mm。
2.2.7.3 印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。
此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则.长时间受热时,易发生胀和脱落现?。
必须用大面积铜箔时,最好用栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
2.2.7.4 印刷线路板的布线要注意以下问题:专用零伏线,电源线的走线宽度≥1mm;电源线和地线尽可能靠近,整块印刷板上的电源与地要呈“井”字形分布,以便使分布线电流达到均衡;要为模拟电路专门提供一根零伏线;为减少线间串扰,必要时可增加印刷线条间距离,在意;安插一些零伏线作为线间隔离;印刷电路的插头也要多安排一些零伏线作为线间隔离;特别注意电流流通中的导线环路尺寸;如有可能在控制线(于印刷板上)的入口处加接R-C 去耦,以便消除传输中可能出现的干扰因素;印刷弧上的线宽不要突变,导线不要突然拐角(≥90度)。
2.2.7.5焊盘『概讨行目要比器件引线直径?大一些。
焊盘太大易形成虚焊。
?盘外径D一般不小于(d+1.2)mm,其中d为引线孔径。
对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。
2.3 PCB及电路抗干扰措施印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系,这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。
2.3.1.电源线设计根据印制线路板电流的大小,尽量加租电源线宽度,减少环路电阻。
同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致,这样有助于增强抗噪声能力。