PCB電磁兼容問題處理辦法

印制電路板是電子設(shè)備中最重要的組成部分。隨著電子技術(shù)的普及和集成電路技術(shù)的發(fā)展，各種電磁干擾問題紛紛出現(xiàn)，由于電磁干擾造成的經(jīng)濟損失也在增加。因此，電磁兼容越來越重要。本文旨在分析PCB中出現(xiàn)電磁干擾的原因，并對探討其規(guī)避辦法。
PCB中的電磁干擾
PCB干擾主要分為兩種。一種來自PCB內(nèi)部，它主要是因為受鄰近電路之間的寄生耦合及內(nèi)部組件的場耦合的影響，信號沿著傳輸路徑有串?dāng)_。例如PCB上的電容器，特別是那些在高頻場合下使用的電容器。我們可以把它看作一個LCＲ電路，因為電容實際在電路中工作時，一般都會產(chǎn)生等效電感和阻抗，電容都有自諧振頻率，在自諧振頻率下，電容器呈現(xiàn)容性。在高于自諧振頻率時，電容呈現(xiàn)感性，阻抗隨著頻率的增高而增大。
另一種電磁干擾來自PCB的外部，它又分為輻射干擾和敏 感元兩種問題。輻射主要來于時鐘和其他周期信號的諧波源，還有一些電子設(shè)備或者儀器中由于有電壓和電源的跳變，產(chǎn)生二次諧波。
規(guī)避PCB電磁干擾，主要從以下幾點著手：
1、合理設(shè)計原理圖
在設(shè)計一個電路板時，首先要進行的是原理圖的設(shè)計。設(shè)計原理圖一般使用Altium Designer軟件進行操作，所用器件均可以原理圖庫中進行篩選，若原理圖庫中沒有所要選擇的器件，可以自行繪制。繪制好原理圖之后需要進行自動檢測，檢查繪制過程中是否有明顯的錯誤。
在原理圖繪制完成后，可以進行印制電路板的設(shè)計。自動布線的結(jié)果總是差強人意，需要人手工進行布局和布線。而在設(shè)計印制電路板時，電磁兼容問題成為一個考慮的重要技術(shù)要求。合理的布置印制電路板中元器件和線路的布局，能夠有效的減少電磁干擾問題。
2、選擇其等效電感和電阻比較小的電容
串?dāng)_的問題也是應(yīng)該引起重視的，串?dāng)_就是能量從一根線耦合到另一根線上。由法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象可知，當(dāng)一根導(dǎo)線通過電流時，在導(dǎo)線的周圍便會產(chǎn)生磁場。不同導(dǎo)線的磁場相互作用就會產(chǎn)生串?dāng)_。互感是產(chǎn)生串?dāng)_的機制之一，它的大小和導(dǎo)線中的電流成正比關(guān)系。
3、將周期信號限制在一個盡量小的區(qū)域
互容是產(chǎn)生串?dāng)_的另外一個機制，它就是兩個電極通過電場耦合而產(chǎn)生的。解決的方法是將周期信號限制在一個盡量小的區(qū)域內(nèi)并阻隔與外界寄生耦合的途徑，必要的時候可以采用濾波器進行濾波; 外部敏感主要是無線頻率干擾和靜電放電等，解決這一問題可以使用屏蔽、良好接地及濾波的方法。
4、設(shè)計印制電路板時的抗干擾方法
1) PCB板材料的選擇。印制電路板有單面、雙面和多層板之分。最常用環(huán)氧樹脂玻璃布作為基板，這種材料具有以下幾個優(yōu)點: 膨脹性好，有利于減小環(huán)路面積，減小差模干擾，吸水性低，耐熱，抗化學(xué)腐蝕，抗沖擊性能好。
2) PCB的布線。布線時要遵循通量最小原理，通量最小原理是指傳輸線和返回路徑產(chǎn)生的磁力線相互抵消，實現(xiàn)電通量對消。單面板無地平面，其走線要點是減小電源回路與信號回路的回路面積。使用接地保護走線。拉出地線緊貼電源線或信號線一起走線，減小環(huán)路面積。高速信號走線時應(yīng)為直線或鈍角，不應(yīng)該出現(xiàn)銳角和直角。
3) PCB的布局。一般情況下，PCB設(shè)計軟件都有自動布局的功能，但是這 個功能并不能滿足實際工作的需要，因此需要設(shè)計者熟悉布局的規(guī)則。布局時應(yīng)該將數(shù)字電路部分和模擬電路部分分開，中間留有一部分空間隔開。布局時應(yīng)根據(jù)速率高、中、低速、I/O電路分區(qū)，以減少高速電路對其它部分的干擾。
結(jié)論
印制電路板的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，設(shè)計時需要考慮的因素很多，稍不注意就會對電路板的性能產(chǎn)生很大的影響。而在設(shè)計過程中，如果沒有充分考慮到電磁兼容問題，那么設(shè)計出來的電路板很可能無法正常投入使用。所以在設(shè)計時應(yīng)該充分的考慮到走線、布局、接地、屏蔽等問題，防止信號之間發(fā)生串?dāng)_。0次