印刷电路板(PCB)开发技能中的电磁的兼容性
电磁兼容性(EMC, ElectromagneTIc CompaTIbility)是指电子设备在各种电磁环境中仍能够和谐、有效地进行作业的才干。电磁兼容性规划的意图是使电子设备既能按捺各种外来的搅扰,使电子设备在特定的电磁环境中能够正常作业,一起又能削减电子设备自身对其它电子设备的电磁搅扰。印刷电路板(PCB)规划中的电磁兼容性触及多方面因数,以下主要从三大部分加以论述,详细挑选要归纳各方面因数。
一 印刷电路板全体布局及器材安置
1.一个产品的成功与否,一是要重视内涵质量,二是统筹全体的漂亮,两者都较完美才干以为该产品是成功的;在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能虎头蛇尾或一头沉,过孔要尽量少;电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3;4 层板比双面板噪声低20dB.6层板比4层板噪声低10dB.经济条件答应时尽量用多层板。
2.电路板一般分模仿电路区(怕搅扰),数字电路区(怕搅扰、又发生搅扰),功率驱动区(搅扰源),故步板时要合理地分红三区。
3.器材一般挑选功耗低,稳定性好的器材,并且尽量少用高速器材。
4.线条有考究:有条件做宽的线决不做细;高压及高频线应园滑,不得有尖利的倒角,拐弯也不得选用直角。地线应尽量宽,最好运用大面积敷铜,这对接地址问题有相当大的改进。
5.外时钟是高频的噪声源,除能引起对本运用体系的搅扰之外,还或许发生对外界的搅扰,使电磁兼容检测不能合格。在对体系牢靠性要求很高的运用体系中,选用频率低的单片机是下降体系噪声的准则之一。以8051单片机为例,最短指令周期1?s时,外时钟是12MHz.而相同速度的Motorola 单片机体系时钟只需4MHz,更适合用于工控体系。近年来,一些出产8051兼容单片机的厂商也选用了一些新技能,在不献身运算速度的前提下将对外时钟的需求降至本来的1/3.而Motorola 单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中遍及选用了内部锁相环技能,将外部时钟频率降至32KHz,而内部总线速度却提高到8MHz甚至更高。
6.布线要有合理的走向:如输入/输出,沟通/直流,强/弱信号,高频/低频,高压/低压等……,它们的走向应该是呈线形的(或别离),不得彼此融合。其意图是避免彼此搅扰。最好的走向是按直线,但一般不易完成,最晦气的走向是环形。对所以直流,小信号,低电压PCB规划的要求能够低些。所以“合理”是相对的。上基层之间走线的方向根本笔直。整个板子的不想要均匀,能不挤的不要挤在一齐。
7.在器材安置方面与其它逻辑电路相同,应把彼此有关的器材尽量放得接近些,这样能够获得较好的抗噪声效果。时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都易发生噪声,要彼此接近些,特别是晶振下方不要走信号线。易发生噪声的器材、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路,如有或许,应另做电路板,这一点十分重要。
二 地线技能SkE安规与电磁兼容网
1.模仿电路和数字电路在元件布局图的规划和布线办法上有许多相同和不同之处。模仿电路中,因为扩大器的存在,由布线发生的极小噪声电压,都会引起输出信号的严峻失真,在数字电路中,TTL噪声容限为0.4V~0.6V,CMOS噪声容限为Vcc的0.3~0.45倍,故数字电路具有较强的抗搅扰的才干。杰出的电源和地总线方法的合理挑选是仪器牢靠作业的重要确保,相当多的搅扰源是经过电源和地总线发生的,其间地线引起的噪声搅扰最大。
2.数字地与模仿地分隔(或一点接地),地线加宽,要依据电流决议线宽,一般来说越粗越好(100mil线经约经过1到2A的电流)。地线>电源线>信号线是线宽的合理挑选。
3.电源线和地线尽或许接近,整块印刷板上的电源与地要呈“井”字形散布,以便使散布线电流到达均衡。
4.为削减线间串扰,必要时可增加印刷线条间间隔,在其安插一些零伏线作为线间阻隔。特别是输入输出信号间,三 去耦、滤波、阻隔三大技能
1.去耦、滤波、阻隔是硬件抗搅扰常用的三大办法。
2.电源输入端跨接10~100uf的电解电容器。如有或许,接100uF以上的更好;准则上每个集成电路芯片都应安置一个0.01pF的瓷片电容,如遇印制板空地不行,可每4~8个芯片安置一个1~10pF的但电容;关于抗噪才干弱、关断时电源改变大的器材,如RAM、ROM存储器材,应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容;
3.滤波指各类信号按频率特性分类并操控它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的沟通电源线上,旨在让50周的沟通电顺畅经过,将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的装备目标是插入损耗,挑选的低通滤波器插入损耗过低起不到按捺噪声的效果,而过高的插入损耗会导致“漏电”,影响体系的人身安全性。高通、带通滤波器则应依据体系中对信号的处理要求挑选运用。
4.典型的信号阻隔是光电阻隔。运用光电阻隔器材将单片机的输入输出阻隔开,一方面使搅扰信号不得进入单片机体系,另一方面单片机体系自身的噪声也不会以传导的方法传达出去。屏蔽则是用来阻隔空间辐射的,对噪声特别大的部件,如开关电源,用金属盒罩起来,可削减噪声源对单片机体系的搅扰。对特别怕搅扰的模仿电路,如高灵敏度的弱信号扩大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽自身有必要接真实的地SkE安规与电磁兼容网。