什么是pcb電磁的兼容性
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電磁兼容性(emc, electromagnetic compatibility)是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有
效地進行工作的能力。電磁兼容性設(shè)計的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來的干擾,使電子設(shè)備在特
定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時又能減少電子設(shè)備本身對其它電子設(shè)備的電磁干擾。印刷電路板設(shè)
計中的電磁兼容性涉及多方面因數(shù),以下主要從三大部分加以闡述,具體選擇要綜合各方面因數(shù)。
一。 電路板整體布局及器件布置
1.一個產(chǎn)品的成功與否,一是要注重內(nèi)在質(zhì)量,二是兼顧整體的美觀,兩者都較才能認為
該產(chǎn)品是成功的;在一個pcb板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉,過孔要
盡量少;電路板的*形狀為矩形。長寬比為3:2或4:3;4 層板比雙面板噪聲低20db.6層板比4層板噪
聲低10db.經(jīng)濟條件允許時盡量用多層板。
2.電路板一般分模擬電路區(qū)(怕干擾),數(shù)字電路區(qū)(怕干擾、又產(chǎn)生干擾),功率驅(qū)動區(qū)(
干擾源),故步板時要合理地分成三區(qū)。
3.器件一般選擇功耗低,穩(wěn)定性好的器件,而且盡量少用高速器件。
4.線條有講究:有條件做寬的線決不做細;高壓及高頻線應(yīng)園滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也
不得采用直角。地線應(yīng)盡量寬,使用大面積敷銅,這對接地點問題有相當大的改善。
5.外時鐘是高頻的噪聲源,除能引起對本應(yīng)用系統(tǒng)的干擾之外,還可能產(chǎn)生對外界的干擾,使
電磁兼容檢測不能達標。在對系統(tǒng)可靠性要求很高的應(yīng)用系統(tǒng)中,選用頻率低的單片機是降低系統(tǒng)噪聲
的原則之一。以8051單片機為例,zui短指令周期1?s時,外時鐘是12mhz.而同樣速度的motorola 單片機
系統(tǒng)時鐘只需4mhz,更適合用于工控系統(tǒng)。近年來,一些生產(chǎn)8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技
術(shù),在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3.而motorola 單片機在新推出的68hc08
系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內(nèi)部鎖相環(huán)技術(shù),將外部時鐘頻率降至32khz,而內(nèi)部總線速度
卻提高到8mhz乃至更高。
6.布線要有合理的走向:如輸入/輸出,交流/直流,強/弱信號,高頻/低頻,高壓/低壓等……
,它們的走向應(yīng)該是呈線形的(或分離),不得相互交融。其目的是防止相互干擾。的走向是按直
線,但一般不易實現(xiàn),zui不利的走向是環(huán)形。對于是直流,小信號,低電壓pcb設(shè)計的要求可以低些。所
以“合理”是相對的。上下層之間走線的方向基本垂直。整個板子的不想要均勻,能不擠的不要擠在一
齊。
7.在器件布置方面與其它邏輯電路一樣,應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些,這樣可以獲得
較好的抗噪聲效果。時鐘發(fā)生器、晶振和cpu的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲,要相互靠近些,特別是晶振下
方不要走信號線。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠離邏輯電路,如有可能,應(yīng)
另做電路板,這一點十分重要。
二。 地線技術(shù)1.模擬電路和數(shù)字電路在元件布局圖的設(shè)計和布線方法上有許多相同和不同
之處。模擬電路中,由于放大器的存在,由布線產(chǎn)生的極小噪聲電壓,都會引起輸出信號的嚴重失真,
在數(shù)字電路中,ttl噪聲容限為0.4v~0.6v,cmos噪聲容限為vcc的0.3~0.45倍,故數(shù)字電路具有較強的
抗干擾的能力。良好的電源和地總線方式的合理選擇是儀器可靠工作的重要保證,相當多的干擾源是通
過電源和地總線產(chǎn)生的,其中地線引起的噪聲干擾zui大。
2.數(shù)字地與模擬地分開(或一點接地),地線加寬,要根據(jù)電流決定線寬,一般來說越粗越好
(100mil線經(jīng)約通過1到2a的電流)。地線>電源線>信號線是線寬的合理選擇。
3.電源線和地線盡可能靠近,整塊印刷板上的電源與地要呈“井”字形分布,以便使分布線電
流達到均衡。
4.為減少線間串擾,必要時可增加印刷線條間距離,在其安插一些零伏線作為線間隔離。特別
是輸入輸出信號間,
三。 去耦、濾波、隔離三大技術(shù)
1.去耦、濾波、隔離是硬件抗干擾常用的三大措施。
2.電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如有可能,接100uf以上的更好;原則上每個集成電
路芯片都應(yīng)布置一個0.01pf的瓷片電容,如遇印制板空隙不夠,可每4~8個芯片布置一個1~10pf的但電容
;對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的器件,如ram、rom存儲器件,應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直
接接入退藕電容;3.濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器
、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上,旨在讓50周的交流電順利通過,將
其它高頻噪聲導(dǎo)入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗,選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑
制噪聲的作用,而過高的插入損耗會導(dǎo)致“漏電”,影響系統(tǒng)的人身安全性。高通、帶通濾波器則應(yīng)根
據(jù)系統(tǒng)中對信號的處理要求選擇使用。
4.典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開,一方面使干擾
信號不得進入單片機系統(tǒng),另一方面單片機系統(tǒng)本身的噪聲也不會以傳導(dǎo)的方式傳播出去。屏蔽則是用
來隔離空間輻射的,對噪聲特別大的部件,如開關(guān)電源,用金屬盒罩起來,可減少噪聲源對單片機系統(tǒng)
的干擾。對特別怕干擾的模擬電路,如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本
身必須接真正的地
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