選擇電源接地系統(tǒng)會(huì)直接影響EMC PCB設(shè)計(jì)

如果威廉莎士比亞作為電氣工程師而不是詩人和劇作家怎么樣？如果電子產(chǎn)品存在于十六世紀(jì)中后期，那么Bard可能已經(jīng)研究了電磁干擾（EMI）對(duì)電路的影響以及對(duì)電磁兼容性（EMC）的需求。畢竟，他在“暴風(fēng)雨”中寫下了他對(duì)噪音的迷戀：

“不要冒犯;島上充滿了噪音，聲音和甜蜜的氣息，令人高興和不受傷害。
有時(shí)候，一千個(gè)嗡嗡作響的樂器會(huì)哼著我的耳朵;有時(shí)聲音......“

與許多試圖解決信號(hào)EMI的情況一樣，游戲中的角色Caliban無法描述噪聲源。

當(dāng)a出現(xiàn)EMI時(shí)組件或系統(tǒng)在附加電壓耦合產(chǎn)生電磁干擾后會(huì)降級(jí)。降級(jí)會(huì)導(dǎo)致組件或系統(tǒng)成為EMI源，將干擾傳播到其他易受影響的系統(tǒng)，子系統(tǒng)，電路或源組件。您可能希望“聲音”而且，甜蜜的氣氛，令人高興和傷害不是。“相反，EMI讓我想到了”千萬雙重樂器“和出現(xiàn)在普羅斯佩羅的召喚和呼喚的精神。正如塞巴斯蒂安和安東尼奧在”暴風(fēng)雨“中策劃和策劃，“幾個(gè)吵鬧的惡棍會(huì)破壞電路性能。

反對(duì)電磁兼容性的惡棍

畢竟，EMI來自電路內(nèi)并且總是表現(xiàn)出來在輸出，輸入，電源和gro und。噪聲通過電感，電容或直接傳導(dǎo)耦合產(chǎn)生的耦合路徑移動(dòng)。結(jié)果，在跡線和接地平面之間形成電流回路。為了使一切變得更加有趣，注入較長I/O跡線的接地噪聲會(huì)導(dǎo)致模式輻射。攜帶高速時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的跡線和電纜秘密地享受其雙重生命存在作為發(fā)出EMI的大型高效天線。

在分段接地層上布線通道線路也有效地提高了EMI信號(hào)的完整性。當(dāng)線穿過線段之間的開口時(shí)，每個(gè)間隙與其跡線和線纜連接器連接，并且愉快地用作RF天線。電源將電流和RF能量饋送到時(shí)鐘電路，而這些電路可以同步切換并產(chǎn)生大的噪聲尖峰。開關(guān)穩(wěn)壓器內(nèi)產(chǎn)生的反射高頻電流可以通過直通電源線退出電路或通過其他路徑耦合輸出。

了解您的組件相互影響的程度至關(guān)重要。

降低EMI的實(shí)用方法

減少EMI不一定是一個(gè)顫抖的旅程，你當(dāng)然不必成為劇作家。暴風(fēng)雨有五種行為，有三種主要做法可以減少你的EMI。你選擇哪個(gè)看起來不那么復(fù)雜：

1。建立電磁兼容性

使用EMC建立電路消除或大幅降低EMI的能力，并減少對(duì)其他電路的噪聲影響。大部分工作始于減少信號(hào)電流回路區(qū)域并提供將信號(hào)電流返回其源的低阻抗路徑。 EMC還描述了該電路如何提高其抗EMI能力，并定義了電路板，任何外殼，任何連接電纜以及防止EMI的電源的能力。

2。從良好接地平面開始

選擇電源接地系統(tǒng)會(huì)直接影響EMC PCB設(shè)計(jì)。由于分區(qū)接地層為電流回路提供了機(jī)會(huì)，因此應(yīng)使用具有堅(jiān)固接地層的多層PCB。此外，您還可以在電路邊緣放置鋁或鉭去耦電容，以減少電源和接地參考平面注入的噪聲。

高頻電路需要特別注意接地?？焖賶簲[率會(huì)增加數(shù)字信號(hào)的諧波并產(chǎn)生EMI。使用更大的實(shí)心接地層可以產(chǎn)生阻抗非常低并且EMI抑制最大化的區(qū)域。您可能需要考慮使用多點(diǎn)接地來降低接地回路電流和平面的接地阻抗。

連接在電源和接地層之間的去耦電容可以減少電磁干擾。 0.01μF或0.1μF陶瓷電容為IC提供額外電流，通過低電感路徑和IC電源引腳切換狀態(tài)。此外，去耦電容產(chǎn)生從IC接地參考引腳到接地參考平面的低電感路徑。

3。隔離信號(hào)

使用多層印刷電路板，您可以將信號(hào)層放置在直流電源和接地參考平面之間。在高速信號(hào)層和DC電壓層之間以及高速信號(hào)與頂層和底層之間創(chuàng)建空間導(dǎo)致跡線僅作為跡線存在。從那里，您應(yīng)該考慮使用多個(gè)配電總線將敏感電路彼此隔離。

通過智能選擇和放置開關(guān)穩(wěn)壓器，微控制器，振蕩器和數(shù)字IC，可實(shí)現(xiàn)良好的EMC。首先，將整個(gè)電路視為功能子單元或電路分區(qū)。專注于電磁兼容性的分區(qū)根據(jù)其作為EMI源，受害者，路徑和無源電路的潛力來分離組件。在將組件劃分為功能塊后，將屏蔽EMI濾波器和去耦電容器合并，以實(shí)現(xiàn)額外的EMI抑制。

確保降低EMI的設(shè)計(jì)將使您更容易實(shí)現(xiàn)電磁兼容性。

通過信號(hào)跟蹤觀察最佳實(shí)踐

忽略跟蹤布局的最佳實(shí)踐創(chuàng)建了耦合路徑，可以輕松地將噪聲從源移動(dòng)到受害者。您可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)電磁兼容性：

在地層和源電壓平面之間的層中布線時(shí)鐘走線。

使用更寬的時(shí)鐘信號(hào)的走線可以降低高頻阻尼和走線之間電容耦合的可能性。

通過消除直角或十字來避免走線電容。

消除導(dǎo)致串?dāng)_的長并行時(shí)鐘走線。

確保走線之間存在一致的間距，并且間距至少等于一個(gè)走線寬度。

不幸的是，所有系統(tǒng)和電路都會(huì)產(chǎn)生EMI并且具有不同的EMI敏感度。隨著消費(fèi)者購買更多智能設(shè)備和設(shè)備，分析EMI風(fēng)險(xiǎn)的需求變得更大。如果不加以控制，EMI會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的失敗。

在The Tempest中，Caliban想知道魔法是否會(huì)引起他所經(jīng)歷的噪音。雖然有些人可能認(rèn)為控制EMI需要魔法粉塵，但遵循良好實(shí)踐可以解決干擾問題。使用正確的PCB設(shè)計(jì)軟件也可能看起來很神奇 - 尤其是當(dāng)它幫助您規(guī)劃跟蹤路由，有效分配組件以及檢查信號(hào)完整性時(shí)。