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工程技術應用
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提升PCB的電磁兼容性
25May
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提升PCB的電磁兼容性

有人說,世界上只有兩種電子工程師:經歷過電磁干擾的和沒有經歷過的。 隨著PCB布線快車的增加,EMC設計是我們電子工程師不得不考慮的問題。 對于設計,在對 PCB 產品和 PCB 設計進行 EMC 分析時,需要考慮五個重要屬性:


(1) 關鍵器件尺寸:產生輻射的發射器件的物理尺寸。 射頻 (RF) 電流會產生電磁場,電磁場會通過外殼泄漏并離開外殼。 作為傳輸路徑的 PCB 上的布線長度對射頻電流有直接影響。

pcb board

(2)阻抗匹配:源端和接收端的阻抗,以及它們之間的傳輸阻抗。

(3)干擾信號的時間特性:這個問題是連續的(周期性信號)事件還是只存在于特定的操作周期(例如,單一的按鍵操作或開機干擾,周期性的磁盤驅動器操作或網絡突發傳輸) .

(4)干擾信號強度:源能級有多強,產生有害干擾的可能性有多大。

(5)干擾信號的頻率特性:用頻譜儀觀察波形,觀察到的問題在頻譜的什么位置,從而找出問題所在。


此外,一些低頻電路設計習慣也需要注意。 比如我常用的單點接地就很適合低頻應用。 但是和PCB公司的工程師聊天后,發現不適合RF信號的場合,因為RF信號的場合EMI問題比較多。 相信有些工程師將單點接地應用于所有的產品設計,卻沒有意識到采用這種接地方式可能會引起或多或少復雜的電磁兼容問題。


我們還應該注意 PCB 電路組件中的電流流動。 有了電路知識,我們知道電流是從電壓高的地方流向電壓低的地方,在閉環電路中電流總是流過一條或多條路徑,所以最小環路也是一個很重要的定律。 對于測量干擾電流的方向,修改PCB走線,使其不影響負載或敏感電路。 對于需要從電源到負載的高阻抗路徑的應用,必須考慮返回電流可以流經的所有可能路徑。


還有一個PCB布線問題。 導體或布線的阻抗包括電阻R和感抗。 在高頻下,沒有容抗。 當布線頻率高于100kHz時,導線或布線就變成了電感。 在音頻上方工作的電線或電纜可能成為射頻天線。 在EMC規范中,不允許電線或電纜在特定頻率λ/ 20以下(天線的設計長度等于特定頻率λ/ 4或λ/ 2的長度)運行。 設計一不小心,走線就變成了一個高效天線,給后期調試增加了難度。


最后,我們將討論 PCB 布局。 首先,考慮 PCB 尺寸。 PCB尺寸過大時,系統的抗干擾能力會下降,成本會隨著布線的增加而增加,而PCB尺寸過大則容易造成散熱和相互干擾的問題。 小的。 其次,確定特殊元器件(如時鐘元器件)的位置(時鐘走線不要在關鍵信號線的周圍和上方或下方鋪設,以免造成干擾)。 第三,根據電路功能,進行PCB的整體布局。 在元器件布局上,相關元器件盡量靠近,以獲得更好的抗干擾效果。

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