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電路板設計中如何處理電路設計的EMC問題?
很多朋友對于電路板設計中如何處理電路設計的EMC問題?和如何從PCB層設計開始控制EMC問題不太懂,今天就由小編來為大家分享,希望可以幫助到大家,下面一起來看看吧!
如何從PCB層設計開始控制EMC問題
首先,EMI要從系統考慮,單憑PCB無法解決問題。疊層對EMI來說,主要是提供信號最短回流路徑、減小耦合面積和抑制差模干擾。另外地層與電源層緊密耦合,適當比電源層外延,對抑制共模干擾有好處。PCBEMC設計布局布線經驗1、整體布局1)高速、中速、低速電路要分開;2)強電流、高電壓、強輻射元器件遠離弱電流、低電壓、敏感元器件;3)模擬、數字、電源、保護電路要分開;4)多層板設計,有單獨的電源和地平面;5)對熱敏感的元器件(含液態介質電容、晶振)盡量遠離大功率元器件、散熱器等熱源。2、整體布線1)關鍵信號線走線避免跨分割;2)關鍵信號線走線避免“U”型或“O”型;3)關鍵信號線走線是否人為繞長;4)關鍵信號線是否距離邊沿和接口400mil以上;5)相同功能的總線要并行走,中間不要夾叉其它信號;6)晶振下面是否走線;7)開關電源下面是否走線;8)接收和發送信號要分開走,不能互相夾叉。
電路板控制和plc控制有什么區別
兩者區別還是很大的。
其實,PLC內部也是電路板,那為什么說二者區別很大呢?PLC的電路板的EMC設計很強,運行非常穩定,是在工業上最常見的控制器。因為工業設備運行在復雜的環境,各種電磁干擾很厲害,用普通電路板的話,工業現場的干擾會導致程序數據錯亂。
而電路板控制,一般用于非工業場合,比如打卡器,門禁器等。這些場所電磁干擾弱,電路板體積比PLC小,價格也便宜。用PLC就體積也大,造價也高。
EMC低頻干擾解決方案
EMC低頻干擾解決的方案:
1、抑制干擾源。抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源。這是抗干擾設計中最優先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。
2、減小干擾源主要是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。
3、減小干擾源則是在干擾源回路串聯電感或電阻以及增加續流二極管來實現。
4、切斷干擾傳播路徑,按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。
5、所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同,可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播。
PCB設計中如何抑制電磁干擾
PCB板作為單元電路,或整機電路的承載,元器件分布及線路越來越密集。在設計和印制過程中,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合理布線.強弱單元電路的分區布局。盡量減少平行線路的數量產生,雙面板交叉通過,單面板可采用跨接飛線。
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布,盡量與底線靠近。對于數據總線走向避開模擬線路,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。集成電路供電端接入小容量陶瓷電容。多個小規模集成電路供電端,用電解電容濾波。
對于一些存儲芯片,電源接入端和地線之間接入去耦電容。
PCB設計時,對于EMC有哪些需要注意的方面
這個問題是有很多方面的,包括電源,地,信號走線方方面面,今天臥龍會上尉Shonway給大家稍微講一下吧。
層疊需要注意的1,層疊設計時,每個信號層必須要有一個參考平面地。也就是說所有信號的投影都要在一個參考平面內。如果線布到參考平面之外,就會使信號回路面積增大,導至差模輻射增大。如下圖1,就是布線的投影參考平面,左邊的布線在投影參考平面之內,右邊圖布線在投影參考平面外了。
圖1
2,八層板的層疊一般如下圖所示,每一信號層都有一個地層作為投影參考層做為對應,電源與地之間也是相鄰,以使電源電流回路最短。
圖2
電源需要注意的問題1,對于雙面板,電源線與地線必須足夠粗,不只是因為電流大需要畫粗。電源,地線粗還能有效抑制信號之間的干擾。
2,電源層與地層最好提相鄰的,這樣能保證電源電流的回路面積。如下圖3所示
圖3
3,電源層最好比地平面內縮20H,這個H就是電源與地之間的介質厚度,這樣能有效控制邊緣輻射的產生。如下圖4所示
圖4
信號布線需要注意的問題1,如果是高速信號,多層板最好把信號布在里層,這樣即能抗外界的干擾,也能避免線路板對外界產生輻射。
2,一些關鍵信號,最好是布在兩地平面之間,這樣信號質量最好,即保證通暢的信號回流路徑,又能保證關鍵信號不會被干擾。就是說參考平面最好是相鄰兩面都是地。
3,所有接口金屬管腳不要空著,都要良好接地,對于高頻,RF接口,空著的金屬管腳就是一個天線,有輻射隱患!
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原創:臥龍會上尉Shonway
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布線拓樸對信號完整性的影響當信號在高速PCB板上沿傳輸線傳輸時可能會產生信號完整性問題。意法半導體的網友tongyang問:對于一組總線(地址,數據,命令)驅動多達4、5個設備(FLASH、SDRAM等)的情況,在PCB布線時,是總線依次到達各設備,如先連到SDRAM,再到FLASH……還是總線呈星型分布,即從某處分離,分別連到各設備。這兩種方式在信號完整性上.對此,李寶龍指出,布線拓撲對信號完整性的影響,主要反映在各個節點上信號到達時刻不一致,反射信號同樣到達某節點的時刻不一致,所以造成信號質量惡化。一般來講,星型拓撲結構,可以通過控制同樣長的幾個分支,使信號傳輸和反射時延一致,達到比較好的信號質量。在使用拓撲之間,要考慮到信號拓撲節點情況、實際工作原理和布線難度。不同的Buffer,對于信號的反射影響也不一致,所以星型拓撲并不能很好解決上述數據地址總線連接到FLASH和SDRAM的時延,進而無法確保信號的質量;另一方面,高速的信號一般在DSP和SDRAM之間通信,FLASH加載時的速率并不高,所以在高速仿真時只要確保實際高速信號有效工作的節點處的波形,而無需關注FLASH處波形;星型拓撲比較菊花鏈等拓撲來講,布線難度較大,尤其大量數據地址信號都采用星型拓撲時。焊盤對高速信號的影響在PCB中,從設計的角度來看一個過孔主要由兩部分組成:中間的鉆孔和鉆孔周圍的焊盤。有名為fulonm的工程師請教嘉賓焊盤對高速信號有何影響,對此,李寶龍表示:焊盤對高速信號有影響,其影響類似器件的封裝對器件的影響。詳細的分析,信號從IC內出來以后,經過邦定線、管腳、封裝外殼、焊盤、焊錫到達傳輸線,這個過程中的所有關節都會影響信號的質量。但實際分析時,很難給出焊盤、焊錫加上管腳的具體參數。所以一般就用IBIS模型中的封裝的參數將他們都概括了,當然這樣的分析在較低的頻率上可以接收,但對于更高頻率信號更高精度仿真就不夠精確。現在的一個趨勢是用IBIS的V-I、V-T曲線描述Buffer特性,用SPICE模型描述封裝參數。如何抑制電磁干擾PCB是產生電磁干擾(EMI)的源頭,所以PCB設計直接關系到電子產品的電磁兼容性(EMC)。如果在高速PCB設計中對EMC/EMI予以重視,將有助縮短產品研發周期加快產品上市時間。因此,不少工程師在此次論壇中非常關注抑制電磁干擾的問題。例如,無錫祥生醫學影像有限責任公司的舒劍表示,在EMC測試中發現時鐘信號的諧波超標十分嚴重,請問是不是要對使用到時鐘信號的IC的電源引腳做特殊處理,目前只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設計中還有需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?對此,李寶龍指出,EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。李寶龍也在回答WHITE網友的問題時指出,濾波是解決EMC通過傳導途徑輻射的一個好辦法,除此之外,還可以從干擾源和受害體方面入手考慮。干擾源方面,試著用示波器檢查一下信號上升沿是否太快,存在反射或Overshoot、undershoot或ringing,如果有,可以考慮匹配;另外盡量避免做50%占空比的信號,因為這種信號沒有偶次諧波,高頻分量更多。受害體方面,可以考慮包地等措施。RF布線是選擇過孔還是打彎布線對此,李寶龍指出,分析RF電路的回流路徑,與高速數字電路中信號回流不太一樣。二者有共同點,都是分布參數電路,都是應用Maxwell方程計算電路的特性。但射頻電路是模擬電路,有電路中電壓V=V(t)、電流I=I(t)兩個變量都需要進行控制,而數字電路只關注信號電壓的變化V=V(t)。因此,在RF布線中,除了考慮信號回流外,還需要考慮布線對電流的影響。即打彎布線和過孔對信號電流有沒有影響。此外,大多數RF板都是單面或雙面PCB,并沒有完整的平面層,回流路徑分布在信號周圍各個地和電源上,仿真時需要使用3D場提取工具分析,這時候打彎布線和過孔的回流需要具體分析;高速數字電路分析一般只處理有完整平面層的多層PCB,使用2D場提取分析,只考慮在相鄰平面的信號回流,過孔只作為一個集總參數的R-L-C處理。
掃描儀電磁干擾如何處理
電磁兼容分析系統主要是針對PCB電路板的分析檢測,檢查產品的兼容性、確認錯誤的頻率、追蹤易損組件、定位來源等,EMC分析系統在PCB設計和調試中的應用,能幫助及早發現問題,及時采取有效措施消除或抑制系統內部和對外電磁干擾。
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