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  • 1 # 朱襄菜農

    PCB板作為單元電路,或整機電路的承載,元器件分佈及線路越來越密集。在設計和印製過程中,電磁干擾的抑制和當是要考慮的首要因素。

    干擾主要是電磁效應造成的。一般抑制和避免電磁干擾的方法有兩種,1 合理佈線.強弱單元電路的分割槽佈局。儘量減少平行線路的數量產生,雙面板交叉透過,單面板可採用跨接飛線。

    跨接線路避免成環,防止生成天線效應。時鐘線應避免和電源線路平行分佈,儘量與底線靠近。對於資料匯流排走向避開模擬線路,數模線路之間用地線分開。

    2 去耦電容和電感器件的合理配置,直流供電端用電感轉接,隔離去除殘存的交流成分。單元電路供電接入端,使用電解電容濾波。積體電路供電端接入小容量陶瓷電容。多個小規模積體電路供電端,用電解電容濾波。

    對於一些儲存晶片,電源接入端和地線之間接入去耦電容。

  • 2 # 梁瑞林

    PCB是英文Printing Circuit Board的縮寫,中文的意思是印製電路板,也叫印刷電路板,或者印製電路,印刷電路。它是以板狀、片狀、或者薄膜狀的絕緣材料為支撐,敷以導體配線或導體焊接區圖形,而構成的電子部件。

    印製電路按照可否彎曲進行分類,有剛性(硬質)印製電路與撓性(柔性)印製電路之分;按照層數分類,有單層印製電路、雙面印製電路、多層印製電路、組合式印製電路之別;按照印製電路的板材的介質損耗特性不同,又可以分為高頻印製電路、低頻印製電路。從印製電路板基材來看,剛性印製電路板的基材,在小功率低頻場合下使用的有酚醛樹脂紙質層壓板,功率稍微大一些的低頻場合下使用的有環氧樹脂紙質層壓板,大功率低頻場合下使用散熱效能更好的鈍化鋁板,在高頻場合下使用的有環氧樹脂玻璃布層壓板、陶瓷印製電路板;在撓性印製電路板的情況下,其基材常見的則有聚醯亞胺薄膜、聚酯薄膜、環氧樹脂玻璃布薄膜。

    在印製電路上一般都承載有積體電路IC、大規模積體電路LSI(如CPU等)、電阻器R、電容器C、電感器L、接外掛、外引出線等電子元器件,由此而構成一個電子部件。在該電子部件中,印製電路板承擔著承載、焊接、電氣連線其它電子元器件的功能。為了將這種已經焊接了其它電子元器件的印製電路板與尚未焊接其它電子元器件的空白印製電路板區別開來,而把尚未焊接其它電子元器件的空白印製電路板專門稱之為PWB (Printing Wire Board)。

    由於積體電路、大規模積體電路、感測器等有源器件的發展翻新速度很快,而電子技術的發展始終以有源器件的發展為核心,電子技術的發展水平以有源器件的發展水平為標誌,因此這就意味著伴隨著有源器件的高速發展,尤其是伴隨著大規模積體電路的高速發展,其外圍電子元器件、印製電路、它們的組裝技術、整個電子電路的封裝技術等,都在不停地發生著巨大的變化,因此印製電路的設計與試製是一項需要經常進行的工作。印製電路生產廠家切不可以為自己手頭有一個已經設計好了的印製電路藍圖,就可以一勞永逸、高枕無憂、萬事大吉了,設計試製的經常性要求印製電路生產廠家不應當永遠地擔當代工廠角色,印製電路的設計試製不應當永遠地全部依靠他人,最終都應當依靠自己,而且要不斷地翻新。

    在普通人眼裡,可以看得到的電子產品的功能越來越強、而體積卻越來越小的觀感下,背後隱藏著的實質是電子元器件整合密度的提高,單位體積內功率消耗量的急劇增加,單位體積內發熱量的大幅提高,導電線路越來越密集。其中,單位體積內功率消耗的增加和發熱量的提高,需要透過印製電路的熱設計來解決;而導電線路密度的增加所帶來的電磁干擾麻煩,正是本個悟空問答中所提出的怎麼在PCB設計中抑制電磁干擾的問題。

    抑制電磁干擾技術的專業技術術語叫作電磁相容技術,英文縮寫是EMC(Electromagnetic Compatibility)。印製電路中導電線路密集度的增加,使得電路中不同部位的導電線路之間產生相互影響的可能性越來越大,因此電磁相容技術就成了印製電路設計中的重頭戲。電磁相容技術的含義,包括減少電器裝置或電路對周圍環境的電磁輻射強度,以及增加電器裝置或電路對來自周圍環境的電磁輻射的抵抗能力,當然減少同一個印製電路中不同部位導電線路之間的電磁干擾也在電磁相容技術需要涉及的範疇之列。

    如何印製電路的電磁相容設計,或者像悟空問答中所說的如何進行PCB中的抑制電磁干擾設計,是個不容易用幾句話就能夠說明白的問題。如果硬要將其簡化,歸納起來簡單地講,就包括適當配置去耦電容器的位置,見下面附圖1;儘可能地減少或者避免出現訊號電流閉合環以及噪聲電流閉合環,見下面附圖2;改善多層印製電路板的層序,見下面附圖3;消除能夠產生高效電磁輻射的導電線路形狀,見下面附圖4。這4幅附圖全部是我在科學出版社出版的著作中的繪圖。詳細內容可以參閱後面給出的幾本參考書。如果需要也可以私信我。

    現在國內,尤其是國外,已經有了印製電路設計的計算機輔助設計(CAD)軟體,但是你如果以為單單依靠這個軟體就可以高枕無憂,最後你可能會收穫到失望,因為你輸入給他的邊界條件很可能無法做到盡善盡美。因此,有了CAD設計出的印製電路初步藍圖後,正式投產前還需要多次反覆修改。

    如果想深入瞭解PCB設計中如何抑制電磁干擾,也就是印製電路設計中的電磁相容(EMC)技術,可參考下列幾本書。

  • 3 # 光頭大成子

    不請自來,看到這個問題就很想來回答一下,作為一個搞硬體的工程師,就來說說我對PCB設計中抑制電磁干擾的一些理解吧。

    先來說一下什麼是電磁相容性,電磁相容性包括兩個方面:一個電磁干擾(EMI),另一個是電磁敏感性(EMS)。電磁干擾又分為傳導干擾和輻射干擾,通俗的講,傳導干擾就是透過電介質把一個電網路上的干擾傳到另外一個電網路上,實際產品中最常見的是,干擾訊號透過敷銅、導線等可導電介質耦合到另一個訊號上。輻射干擾則是干擾源透過空間把干擾訊號耦合到其他訊號上,在PCB設計中一些常見的高頻率開關電源、高頻訊號、時鐘訊號等都是具有天線特性的干擾源。

    接下來說一下電磁干擾的三要素,分別為干擾源、耦合路徑和敏感器件。任何一個產生電磁干擾的現象都必然會有這三要素,缺少任何一個因素都不會產生電磁干擾。所有降低電磁干擾的方法都是從這幾個方面入手。

    干擾源

    干擾源在PCB上主要存在於整合電子IC、開關電源等器件中,抑制干擾源可有效的降低電磁干擾,實際操作中可採用遮蔽,接地,濾波等方法降低干擾。

    耦合路徑

    干擾的耦合路徑分為傳導耦合和輻射耦合,抑制傳導耦合最好的辦法就是完整的迴流路徑。輻射耦合是以電磁波形式進行傳播,常見的應對手段就是遮蔽,將電磁波抑制在獨立的空間內,防止對外輻射,切斷空間傳播路徑。

    敏感器件

    敏感器件則是被電磁干擾的物件,可以是器件,PCB走線,模組,甚至整個系統,所有被幹擾物件的統稱。

    PCB中抑制電磁干擾不是一句兩句就可以說的清楚的,今天先說一下如何有效的利用接地來抑制電磁干擾。

    一個良好的PCB設計離不開完美的接地,PCB中“地”有兩種概念,一種是“大地”,一種是“訊號地”。把系統接地可以有效的提高PCB的穩定性,有一個穩定的參考零點,並有遮蔽的作用。

    最常見的接地方法有三種

    一、單點接地

    單點接地跟字面的意思一樣,就是把PCB中地迴路接到單一的地參考點上。這個單點最好選用合適磁珠與外界地相連,可有效避免與公共地線上的電磁干擾耦合。舉一個實際設計中的案例,在PCB開關電源設計中,將開關電源部分的地單獨分離出來,透過磁珠或公模電感與其他公共地連線,可以有效抑制了開關電源透過地對PCB中其他敏感器件的干擾。

    二、多點接地

    當PCB中頻率比較高時,高頻訊號沿著地線傳播,如果採用單點接地的方式,訊號對周邊的影響會很嚴重,只有沿著最短的地迴流路徑才可以有效抑制電磁干擾。通常PCB中會設計單獨地層,透過過孔的方式在高頻訊號周圍進行連線,訊號會以最短的途徑流回去,地線最短,面積更大,抗干擾性越強。

    三、混合接地

    在PCB設計中難免會在同一PCB中既有高頻又有低頻,根據Zc = 1/2πf可得出,電路中低頻環路容抗會很高,而高頻下會很小。如共用同一地,它們之間會產生較嚴重的電磁干擾。因此在實際的設計中,將高頻地與低頻地分開設計,單點接地和多點接地共同使用,使PCB整個地系統達到最佳效果,此種接地方式在設計當中是最為常用的方法。

    電磁干擾是一門很深的學問,僅僅有理論知識還不夠用,需要實踐與理論相結合,才可以更快的掌握。

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