隨著(zhù)信息化社會(huì )的發(fā)展,各種電子產(chǎn)品經(jīng)常在一起工作,它們之間的干擾越來(lái)越嚴重,所以,電磁兼容問(wèn)題也就成為一個(gè)電子系統能否正常工作的關(guān)鍵。
電磁兼容性(EMC)是指設備或系統在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設備在正常運行過(guò)程中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值, 即(EMI)電磁干擾;另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即(EMS)電磁抗擾度。即:
EMC(電磁兼容)= EMI(電磁干擾)+ EMS(電磁抗擾度)
一、采用正確的布線(xiàn)策略
采用平等走線(xiàn)可以減少導線(xiàn)電感,但導線(xiàn)之間的互感和分布電容增加,如果布局允許,最好采用井字形網(wǎng)狀布線(xiàn)結構,具體做法是印制電路板的一面橫向布線(xiàn),另一面縱向布線(xiàn),如下實(shí)例:
二、選擇的導線(xiàn)寬度需要合理
由于瞬時(shí)電流在印制線(xiàn)條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要由印制導線(xiàn)的電感成分造成的,因此需要盡量減小印制導線(xiàn)的電感量。印制導線(xiàn)的電感量與其長(cháng)度成正比,與其寬度成反比,因而短而精的導線(xiàn)對抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線(xiàn)、行驅動(dòng)器或總線(xiàn)驅動(dòng)器的信號線(xiàn)常常載有大的瞬變電流,印制導線(xiàn)要盡可能地短。常見(jiàn)分立元件電路,印制導線(xiàn)寬度在1.5mm左右時(shí),即可滿(mǎn)足;對于集成電路,印制導線(xiàn)寬度可在0.2~1.0mm之間。
三、避免過(guò)長(cháng)的平等走線(xiàn)
為了抑制印制電路板導線(xiàn)之間的串擾,在設計布線(xiàn)時(shí)應該盡量避免過(guò)長(cháng)的平行走線(xiàn),盡可能拉開(kāi)線(xiàn)與線(xiàn)之間的距離,信號線(xiàn)與地線(xiàn)及電源線(xiàn)也是盡可能不交叉。在一些對干擾十分敏感的信號線(xiàn)之間設置一根接地的印制線(xiàn),也是可以有效地抑制串擾,如下所示:
四、抑制反射干擾
為了抑制出現在印制線(xiàn)條終端的反射干擾,應盡可能縮短印制線(xiàn)的長(cháng)度,采用慢速電路,必要時(shí)可加終端匹配電阻。
五、優(yōu)化布線(xiàn)設計避免高頻信號通過(guò)印制導線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射
為了避免高頻信號通過(guò)印制導線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射,在印制電路板布線(xiàn)的時(shí)候,還需要注意以下幾點(diǎn):
(1)盡量減少印制導線(xiàn)的不連續性,例如導線(xiàn)的拐角應大于90度禁止環(huán)狀走線(xiàn)等。
(2)時(shí)鐘信號引線(xiàn)最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾,走線(xiàn)時(shí)應與地線(xiàn)回路相靠近,驅動(dòng)器應緊挨著(zhù)連接器。
(3)總線(xiàn)驅動(dòng)器應緊挨其驅動(dòng)的總線(xiàn)。對于那些離開(kāi)印制電路板的引線(xiàn),驅動(dòng)器應緊緊挨著(zhù)連接器。
(4)數據總線(xiàn)的布線(xiàn)應每?jì)筛盘柧€(xiàn)之間夾一根信號地線(xiàn)。最好是緊緊挨著(zhù)最不重要的地址引線(xiàn)放置地回路,因為后者常載有高頻電流。
六、采用差分信號線(xiàn)布線(xiàn)策略
布線(xiàn)非??拷牟罘中盘枌ο嗷ブg也會(huì )互相緊密耦合,這種互相之間的耦合會(huì )減小EMI發(fā)射,通常差分信號也是高速信號,所以高速設計規則通常也都適用于差分信號的布線(xiàn),特別是設計信號線(xiàn)的時(shí)候更是如此。如下所示:(√為合理的方式,×為不合理的方式)
對于EMC整改可以從以下三方面入手屏蔽,濾波,接地。對于波形信號沿的考慮上,EMC設計希望減緩信號的上升邊沿和下降邊沿,即信號邊沿越緩,輻射越小。
屏蔽隔離設計:屏蔽主要用于切斷輻射干擾;隔離主要用于切斷傳導干擾;
濾波設計:濾波的目的就是消除導線(xiàn)上的干擾信號,防止電路中的干擾信號傳導到導線(xiàn)上,同時(shí)也防止導線(xiàn)接收到的干擾信號傳入電路中。例如共模電感就是一種用于濾除共模干擾信號的EMC濾波設計方法之一;
地線(xiàn)設計:保持參考地平面的連續非常重要,并盡可能減少地線(xiàn)的阻抗,避免出現公共地線(xiàn)阻抗等。
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