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改善EMC 的PCB 设计措施1

改善EMC 的PCB 设计措施1

PCB 供电系统通常包括地面系统和一个或多个电源,电源和地面网络通常是电路中最大分布式网络,但也为微控制器电源噪声提供了一个合适的天线,因此,必然要精心设计电源电路,第一步要完成优化电源设计,如上文所述分析任何器件的电源和地引脚失真的潜在性。PCB 的设计应该总是先从供电系统布线开始。

地平面系统

(1) 系统地

该地面系统有两大功能: 一方面是作为电源供电系统;另一方面,它为所有信号提供了参考。

根据欧姆定律,地面系统的任何电流通过地面阻抗引起电压都按比例下降,由于是共用的地阻抗,此电压将覆盖所有和地相关的信号。

为优化地面,在系统地上应该使其具有尽可能低的阻抗和较小的噪声电流。

(2) 地面

在多层PCB设计过程中,第一要求是能实现用一个完整的层作为地面层。地面层必须不接受任何信号走线或其他长于10mm的空白。地面上的任何空隙都增加其阻抗,这里介绍一下所谓的缝隙天线,无用缝隙如图1所示。

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(3) 本地器件地

地面系统的第二个作用可以为如下的装置提供额外的本地地,这个本地器件地应通过低阻抗连接到如图中所示的系统地,通过这一结构本地高频电流将远离地面系统,从而避免在系统地上引起相关的电压下降。如下图2 所示,4 条路线连接到系统地上,是在低阻抗(只有一个连接阻抗的1/4th)和最小的地间并联之间的折中方案。

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(4) 铺地

通常不是每层上的每一个地方都用于布线,这些剩余的地方应充满铜,然后连接到地面。仅仅是某些地方的填充地连接到地是不够的,填充地应至少每10 毫米一格连接到地面, 这一举措进一步降低了接地阻抗,同时又降低了各层之间的串扰。

(5) PCB边缘的防护环

多层板的主要优势是具有一个能够为每个信号或电源提供地面返回路径。如下图3 中的信号返回的PCB 的场线,只有一个具有”无限” 地面的系统是可用的,靠近PCB 的边缘的痕迹都没有这种”无限”地面,因此可能比其他信号辐射的更多,因此关键的信号(例如时钟线)或电源线(内核电源)不应在PCB 边缘走线,如果这是不可以避免的, 在PCB 的边缘应附带着防护圈。

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防护圈目的是高频能量会被辐射到PCB 边缘,它被发射返回到板上的部分将被吸收,因此,在边界上的所有层(包括电源层)的地线应如下图4 所示那样应用。由于这些走线应该具有和地面同样的(高频)的电势,他们必须至少每10mm 一格连接到地面上。

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注:来源于网络整理

 

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