EMC的PCB設(shè)計解析

一、前言

設(shè)計具有良好EMC性能的電路的關(guān)鍵要素之一是PCB設(shè)計。好的PCB設(shè)計可使電路板在其EMC性能方面表現(xiàn)良好。盡管可以利用多層板來提高電路板的EMC性能，但在設(shè)計具有良好EMC性能的PCB時，這并不總是最佳選擇。良好EMC性能的PCB設(shè)計可能需要減少耦合，這樣就必須保持信號分開，或者增加某些組件之間的距離。這樣雖然可以設(shè)計出具有良好EMC性能的小型PCB，但必須從一開始就注意。

在考慮最佳EMC性能時，四層電路板通常被認為是電路板設(shè)計和EMC性能之間的良好平衡。也就是說，具有更多層的電路板可以實現(xiàn)良好的EMC性能，但需要非常仔細的設(shè)計才能實現(xiàn)良好的EMC性能。

二、接地層提高EMC性能

一種特別有用的設(shè)計是在板內(nèi)使用一層作為接地平面。信號返回路徑是電路板中最難解決的問題之一。唯一令人滿意的解決方案是提供低電感和低電阻的接地平面，通過將PCB中的一個層保留用于接地平面，可以很容易地為任何信號提供良好的回流路徑。

對于某些敏感區(qū)域，可能需要隔離接地以防止地電流流過該部分電路。例如，電路的敏感部分可能需要將其接地隔離并且進行單點連接。

三、網(wǎng)格化以創(chuàng)建地平面

在一些具有有限數(shù)量層的PCB中，例如僅有兩層可用的PCB，可以使用網(wǎng)格技術(shù)來確保良好的EMC性能。網(wǎng)格化通過在承載地面的布線之間創(chuàng)建正交連接的網(wǎng)絡(luò)來操作。雖然接地層不是完全連續(xù)的，但它通過在每個信號走線下方提供接地回流路徑并降低電路之間的阻抗來充分模擬四層或更多層電路板的EMC改進的接地層。網(wǎng)格化是通過擴展地面軌跡和使用地面填充模式來實現(xiàn)的。

四、PCB分區(qū)

在PCB上創(chuàng)建不同的區(qū)域是另一種有用的設(shè)計技術(shù)，可以改善EMC和一般噪聲。PCB分區(qū)本質(zhì)上是一個規(guī)劃過程，其中在設(shè)置任何布線之前需要定義電路的不同區(qū)域。PCB分區(qū)是將不同功能電路放置在不同的區(qū)域，而不是將它們混合在一起。同時還需要考慮該區(qū)域中信號的速度以及線條長度。例如，一個常見的想法是將高速邏輯（包括微控制器）放在靠近電源的地方。通過這種方式，線路的去耦變得更加容易，可能輻射或拾取噪聲的線路或軌跡的長度也減少了。PCB上不太關(guān)鍵且波形較慢的電路位于更遠的位置。例如模擬部分通常位于更遠的位置，因為它們承載較低頻率的信號。以這種方式規(guī)劃電路板區(qū)域會對PCB的EMC性能產(chǎn)生重大影響。

五、PCB設(shè)計工具

PCB設(shè)計工具正變得越來越復雜。一些PCB設(shè)計工具可以通過仿真的方式幫助設(shè)計良好的EMC性能。

六、PCBEMC設(shè)計的其他預防措施

還有一些其他措施可以改善PCB的EMC性能。

振蕩器：在定位和設(shè)計振蕩器布局時必須小心。任何振蕩器振蕩回路必須遠離模擬電路，低速信號和連接器。

系統(tǒng)電纜組件：另一個關(guān)鍵點是設(shè)計整個系統(tǒng)，使電纜不要靠近振蕩器或包含高速邏輯的區(qū)域。電纜組件可以攜帶電路內(nèi)部噪聲向周圍輻射，從而降低EMC性能。

保持高速線路遠離PCB邊緣：另一個好的建議是噪聲源或高速線路遠離電路板的外邊緣走線。

濾波：在有些情況下，某些線路可能需要過濾。鐵氧體磁珠通常可以用來限制高頻信號，并且對于電路板上電源線的去耦具有良好效果。

濾波連接器：在某些PCB上，可能需要濾波連接器來消除噪聲。完成此操作后，連接器的接地非常重要。應該盡可能將其牢固地接地到PCB和機箱。

七、結(jié)語

良好的PCB設(shè)計可以消除許多EMC問題。實際上，針對EMC性能的PCB設(shè)計始終是最優(yōu)的方式，可以防止許多耗時的測試和整改。如果在設(shè)計周期的后期需要整改，那么它比在開始設(shè)計的成本要高得多。因此，針對EMC的PCB設(shè)計是成功設(shè)計的關(guān)鍵之一。
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