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电磁兼容性和PCB设计约束

工程师
2015-03-14 14:32:18     打赏

PCB布线对PCB的电磁兼容性影响很大,为了使PCB上的电路正常工作,应根据本文所述的约束条件来优化布线以及元器件/接头和某些IC所用去耦电路的布局 

(一)、PCB材料的选择 
   通过合理选择PCB的材料和印刷线路的布线路径,可以做出对其它线路耦合低的传输线。当传输线导体间的距离d小于同其它相邻导体间的距离时,就能做到更低的耦合,或者更小的串扰(见《电子工程专辑》2000年第1"应用指南")。
   
设计之前,可根据下列条件选择最经济的PCB形式:
EMC的要求 
·
印制板的密集程度 
·
组装与生产的能力
·CAD
系统能力
·
设计成本 
·PCB
的数量 
·
电磁屏蔽的成本 

   
当采用非屏蔽外壳产品结构时,尤其要注意产品的整体成本/元器件封装/管脚样式、PCB形式、电磁场屏蔽、构造和组装),在许多情况下,选好合适的PCB形式可以不必在塑胶外壳里加入金属屏蔽盒。 
   
为了提高高速模拟电路和所有数字应用的抗扰性同时减少有害辐射,需要用到传输线技术。根据输出信号的转换情况,S-VCCS-VEEVEE-VCC之间的传输线需要表示出来,如图1所示。 
   
信号电流由电路输出级的对称性决定。对MOS而言IOL=IOH,而对TTL而言IOLIOH. 

功能/逻辑类型    ZO(Ω) 
电源(典型值) <<10
ECL
逻辑         50 
TTL
逻辑         100 
HC(T)
逻辑        200



1:几种信号路径的传输线阻抗ZO。 

   
逻辑器件类型和功能上的原因决定了传输线典型特征阻抗ZO,如表1所示。 

1:显示三种特定传输线的(数字)IC之间典型互联图 
2IC去耦电路。 
3:正确的去耦电路块 
2:去耦电容Cdec..的推荐值。



逻辑电路噪声容限


(二)、信号线路及其信号回路 

   
传送信号的线路要与其信号回路尽可能靠近,以防止这些线路包围的环路区域产生辐射,并降低环路感应电压的磁化系数。 
   
一般情况下,当两条线路间的距离等于线宽时,耦合系数大约为0.50.6,线路的有效自感应从1μH/m降到0.4-0.5μ H/m.
   
这就意味着信号回路电流的40%到50%自由地就流向了PCB上其它线路。 
   
对两个(子)电路块间的每一块信号路径,无论是模拟的还是数字的,都可以用三种传输线来表示,如图1所示,其中阻抗可从表1得到。 
   TTL
逻辑电路由高电平向低电平转换时,吸收电流会大于电源电流以,在这种情况下,通常将传输线定义在VccS之间,而不是VEES之间。通过采用铁氧体磁环可完全控制信号线和信号回路线上的电流。 
   
在平行导体情况下,传输线的特征阻抗会因为铁氧体而受到影响,而在同轴电缆的情况下,铁氧体只会对电缆的外部参数有影响。 
   
因此,相邻线路应尽可能细,而上下排列的则相反(通常距离小于1.5mm/双层板中环氧树脂的厚度)。布线应使每条信号线和它的信号回路尽可能靠近(信号和电源布线均适用)。如果传输线导体间耦合不够,可采用铁氧体磁环。
  

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