印刷电路板的电磁兼容设计.doc
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1、印刷电路板的电磁兼容设计电子部十五所 周会芬摘要:本文针对印刷电路板上电磁兼容的来源,从接地设计、元器件布局以及PCB布线三个方面阐述了电磁兼容设计常用的一些方法和应遵循的一些原则。关键词:电磁兼容 接地设计 元器件布局 PCB布线一、 引言当今电子技术的发展日新月异,PCB板上的元件安装密度越来越高,工作频率越来越快。因此,电磁兼容问题也变的越来越重要,许多工程技术人员正着手处理这个十分棘手的问题。目前普遍认为PCB的电磁兼容问题主要来源于以下几个方面:一个是高频周期信号的存在导致瞬时电流的产生;二是电流流过公共返回阻抗路径在元件上产生RF电压降;三是因为接地回路或接地参考的不完善产生不平衡
2、的差摸电流,不平衡的差摸电流又导致共模电流的产生。针对电磁兼容来源,在印刷电路板的电磁兼容设计中应充分考虑以下几个方面:接地设计、PCB板上元器件的布局以及走线设计。二、接地设计在电路设计的开始阶段的主要任务是进行电路原理图的设计工作,对电路中的接地问题考虑较少,但是如果接地处理不当,会给电路运行的稳定性带来很大的问题。接地的目的有两个,一个是为伤害电流提供一个通路,这是安全地;另一个是为从外部进人到系统的信号提供一个参考,最终达到消灭或减小差模电流和共摸电流的目的。为了达到这个目的,要将地线设计得尽量紧凑,同时根据应用环境的不同,采用不同的接地设计。目前应用较多的有单点接地、多点接地和混合接
3、地。1、单点接地单点接地系统(图1)在概念上是最简单的,他就是在系统中的所有的信号地线只有一个公共接地点,而把这个公共点的电位作为电位参考点。它能够消除公共阻抗耦合和低频地环路,地线上其它部分的电流不会耦合进电路。这种结构在1MHz以下能工作得很好,但是当频率升高时,每一条较长的地线意味着电路之间会产生共模电压。电路1电路2电路3 图1 单点接地 在实际的使用过程中,单点接地系统又分为共用信号地线串联一点接地(图2)与独立信号地线并联一点接地(图3)。共用信号地线串联一点接地由于接地方式简单使用普遍,但由于系统内各部分的电流均会通过地线公共阻抗产生直接传导耦合,给整个系统带来噪声影响。为了减小
4、传导耦合,公共接地点应放在最靠近低电平的电路处。独立信号地线并联一点接地系统不存在电路间的公共地线阻抗耦合,但电容耦合和电感耦合会随着频率的增高而增强,因此比较适用与工作频率比较低的系统。电路1电路2电路3 图2 地线串联一点接地电路1电路2电路3 图3 地线并联一点接地2、多点接地和混合接地混合与多点接地(图4)能够避免单纯单点接地带来的高频问题。在数字电路和高频大信号电路中必须使用多点接地。模块和电路通过许多短(0.1线连接起来,以减少地阻抗产生的共模电压。多点接地的子系统在整个系统中可以与其它子系统单点接地混合接地使用电抗性器件(电感和电容)使接地系统在低频和高频时呈现不同的特性,这在宽
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