电磁兼容设计在印制电路板中的应用brwp.docx
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1、 本文由由jimmmy339733贡献 pdff文档可可能在WWAP端端浏览体体验不佳佳。建议议您优先先选择TTXT,或或下载源源文件到到本机查查看。 维普资资讯 hhttpp:/wwww.cqqvipp.coom 电 子子工 程程 师 电 磁磁 兼 容 设设 计 在 印印 制 电 路路 板 中 的的 应 用 北 方方 交 通 大大学 电电磁 兼兼 容 实验 室 ( 京京 ) 北北 柴柴 瑜瑜 沙沙 斐斐 【 摘摘 要】 讲 述述 了印印制 电电路板 的 电电磁 兼兼容设 计 。从从 元 器件 的布置置到 地地 线 、 电电源线 以爰 信 号 线线 的设设计 , 最后 又介 绍 了了 多层层板
2、 设设计 时时 的一一 些问问题 。 关关键词 : 电电磁 兼兼 窖 , 电电磁 骚骚扰 , 共模辐辐 射 , 差差模 干干扰 【 , , 、 : : , , 言 电 磁磁 兼 容 性性 是 电 子子 设 备 或或 系 统 的的 主 要 性性 能 之 一 单单、 双双层印制制 电路路板的电电磁兼容容设计 印制 板 上上 的 电路 虽然 各 式式各 样样 , 就 布布线 和和设 但 计计 而 言 总总 是 有 些些 共 同 的的 原 则 应应 该 遵 循循 。 在 印印 制 板 布布 线 时时 通 常 先先 确 定 元元 器 件 在在 板 上 的的 位 置 , 后 布布 置 地 然 线线 、 源
3、 线线 , 安 排排 高 速 信信 号 线 , 后 考考 虑 低 速速 信 号 电 再再 最 线 , 在 分分 别 加 以以讨 论论 。 现 , 电磁兼兼 容设设 计是是 宴现现设 备备或 系系统 规规定 的的功 能能 、 使 系统 教 能能 得 以 充充 分 发 挥挥 的 重 要要 保 证 。 必 须须 在 设 备备 或 系 统 功功 能 设 计计 的 同 时时 , 行 电电 磁 兼 容容 设 计 。 磁 兼兼 容 进 电 设设 计 的 要要 求 是 使使 电 子 设设 备 或 系系 统 满 足足 电 磁 兼兼 容 标 准准 的的 规 定 、 有 两两 方 面 的的 能 力 : 能 在在 预
4、 期 的的 电 磁 环环 具具 () 境 中中正 常常工 作作 , 性 能能降 低低 或 故 障障 ; 不不会 对对 其 他 无 () 系统 或 设设备 的的正 常常工 作作 产 生影 响 为其其 电磁磁 环境境 成成 中 的的 电磁磁 污 染 源源 。 电磁兼兼 容设设 计可可 分 为 系系统 内内和 系系统 间间两部 分 , 主主 要 是 对对 系 统 之之 间 及 系系统 内内部 的的 电 磁 兼兼 容 性 进进 行 分 析 、 测 、 制 和和 评 估 , 现 电电 磁 兼 容容 和 最 佳佳 效 费 比比 预预 控 实 系统 间电磁磁骚 扰扰控 制制技 术术包括 : 有有用 信信号
5、的的控 制制、 对对 对 人人 为 骚 扰扰 的 控 制制 、 自然 骚 扰扰 源 的 控控 制 。 统统 内 电 对 系系 磁 兼兼 容 设 计计 包 括 : 制 电 路路 板 的设 计 、 源 器器 件 的 选选 印印 有 用 、 及 电电路 板板 的 布 线线 、 地 、 蔽 及及 滤 波 。 文 主主 要 以 接 屏屏 本 讨 论论 印 制 电电 路 板 的的 电 磁 兼兼 容 设 计计 。 印 制制 电路路 板 是 构构 成成 数 字 电电 子 设 备备 的 基 础础 , 证 印印 制 电 路路 板 的 电电 磁 兼 保 容容 性 是 整整 个 系 统统 设 计 的的 关 键 , 确
6、 地地 完 成 印印 制 电 路路 正正 板 的 布布 线 和 设设 计 应 该该 使 得 ; 板板 上 的 各各 部 分 电电 路 相 () 互 间间 无 干 扰扰 , 能 正正 常 工 作作 ; 印印 制 板 对对 外 的 传传 导 都 () 发射 和 辐辐 射 发射 尽 可可能 降降低 , 到 有有 关 标 准准 要 求 ; 达 ( ) 部部 传 导 干干 扰 和 辐辐 射 干 扰扰 对 印 制制 板 上 的的 电 路 基基 外 本本 无 影 响响 。 主要 讲 述述 两 大 问问 题 : 是是 单 、 层层 电 路 板板 一一 双 的电磁磁兼 容容设 计计 是 多多层电路路 板 的 电
7、电磁 兼兼 容设设 计 。 二二 元器器 件布布 置 ( ) 器件 布 置置的首 要问题题 是对对 元器器件 的的分 组组 。 元 元元 器 件 可可 以按按 照 所 用用 的 电 源源 电 压 不不 同 来 分分 组 , 按按 可 照照数 字字 电路路和模 拟 电电路分 组 , 也可 按照 高速 低速 、 大大 电电 流 小 电电 流 等 来来 分 组 。这这 里 建 议议 首 先 以以不 同同 的 直 流流 电电源 电电压 来来 分 组 。如如 果 使 用用 同 种 电电压 的的 元 器 件件 中仍仍 有 数数 字 和 模模 拟 元 件件 之 分 , 可 以以 再 进 行行 分 组 。 电
8、 源源 则则 按 电压 、 字字 及模模 拟 电路分分 组后后可 进进一 步步按 速速度快慢慢 、 数 电 流 大大 小 进 行行 分 组 。分分 组 的 目目的 是是 为 了按 组 对对 印 制 板 的的 空 间进 行 分分 割 , 同同 组 的 元元 器 件 放放 在 一 起起 , 便 将 以以 在 空 间间上保证证 各组组 元件件 不至至产 生生组 间间 的相相互干扰扰 。 ( ) 有有 连 接 器器 最 好 都都 放 在 印印 制 电路 板 的的 一 翻 , 所 尽尽 量 避 免免 从 两 侧侧 引 出 电电 缆 。这 样 的的 做 法 是是 为 了 减减 少 产生生共 模模辐射 干扰
9、 的可 能性 因为为在板 上有高高 速数数 字字信 号号时 , 如果 印制板板 产生生共 摸摸辐 射射 , 则电缆缆 是很很好 的 共共 模 辐 射射 天 线 , 子 天天 线 会 比比 单 板 天天 线 产 生生 更 大 振 的的共模 辐射 干扰 。 ( ) 高高 速 数 字字 集 成 芯芯 片 与 连连 接 器 之之 间 投 有有 直 当当 接 的信 号 交交换 时时 , 高速 数 字字集 成成 芯 片应 安捧 在 远远离 连 接接 器 处 。 图 中 , 驱 动 器器 被 安 捧捧 得 离 连连 接 ( ) 器器 过 远 , 高 速速 数 据 集集 成 芯 片片 被 安 排排 得 离 连
10、连 接 器 太太 而而 近, 因此 高 速速数 字字信 号号有 可可 能通通过 电电场 耦耦合 或或 磁场场 收藕 日期 : ? 维普资资讯 hhttpp:/wwww.cqqvipp.coom 染 瑜 , 电黛 摹容设设 计 在 印印制 电电蓐板 中的应应 用 等: 耦 合合对 输输 入输输 出环环 路 产生 差 模模 干扰扰 通 过过 电缆缆 向 并 外 辐 射射 。如如 果 高 速速 数 字 集集 成 芯 片片放 在在 两 个 连连 接 器 之之 间间 , 图 所 示示 高 速速 数 字 信信 号 耦 合合 到 电 缆缆 上 如 () 则 去去 的可可 能性性 更大大 。 ( ) 入 输输
11、 出 ( ) 动动 器 应 该该 紧 靠 连连 接 器 , 输输 驱 信信 号 从 连连 接 器 引引 入 后 应应 马 上 进进 入 驱 动动 器 , 不 要 在在 印镧镧 板 上传 输 过过 长 的距 离 , 以免耦耦 台 上 千千扰 信信 号号 。 图 是 图图 的 改 进进 , 中 驱驱 动 器 被被 移 () () 图 到 连 接接 器 处 , 速 数数 字 集 成成 芯 片 移移 至 远 离离连 接接 器 处 。 高 (】 高速速 器件件 靠近近连接 器 一 佩 宁宁 中, 遗【 低 ( 高高速器件件在 两两个连接接 器件件之 间间 ) ) 困 高高速器件件 靠近近连接器器 线 较
12、较粗 电感感 量也也不 能能忽 略略 , 高频电电流通 过 时时仍 有有可 观 的的 电压压 降 , 以以 一 般 都都 采 用 分分 地 的方 法 。 些 双双 面 所 有 印印 制 板 和和 多 层 印印 制 板 用用 一 个 面面 作 为 地地 线 层 , 轨 线线 与与 电 感 相相 比 面 电电 感 很 小小 , 这 种种 情 况 下下 是 否 需需 要 分 地地 在在 要 根 据据 情 况 决决 定 , 则则 是 不 相相 容 电路 的 电电 流 回路 不 原 要要 有 公 共共 部 分 。 该 指指 出 的 是是 地 并并 不 是 把把 各 种 地地 应应 分 完 全全 隔 离
13、、 有 任任 何 电 气气 连 接 , 地 詹詹各 种种 地 还 应应 该 没 分 在在适 当当位置连连 接起起 来 , 持持整个 地层 的 电电连续性性 。 保 ( ) 源源 线 的 布布 置 电电 电 源 线线 布 置 应应 与 地 线线 结 合 起起 来 考 虑虑 , 便 构构 成 以 特 性性 阻 抗 尽尽 可 能 小小 的 供 电电 线 路 。单单 面 板 和和 双 面 板板 的 供 电 线线 路 是 由由 印 制 板板 的 轨 线线 组 成 的的 减 小小 供 电 用用 为为 轨 线 对对 的 特 性性 阻 抗 , 源 轨轨 线 和 地地 轨 线 应应 该 尽 可可 能 电 粗 且
14、 相 互互 靠 近 , 电 环环 路 面 积积 应 该 减减 小 到 最最 低 程 并 供供 度 , 同同 电 源 的的 供 电 环环 路 不 要要 互 相 重重 叠 。 如如 图 所 不 示 , 面 板板 的 电 源源 供 电线 采 用用 上 下 重重 叠 的 布布 置 方 法法 , 双 各 个 集集 成 芯 片片 的 电 源源 脚 和 地地 线 脚 连连 接 到 同同 一 个 电电源 轨 线线 对 中 , 集 成成 芯 片 旁旁 边 加 了了 高 频 去去 耦 电容 , 而而 且且 从 使 供供 电 环 路路 减 小 , 且 各各 集 成 芯芯 片 的 高高 频 电 流流 环 路 并 不不
15、会 因因相互 重叠而而产 生生磁 场场耦 台台 。但但 这 种布置置 仍然然 存存 在 问 题题 , 果 使使 用 不 同同 电 源 供供 电 轨 线线 对 的 集集 成 芯 如 片片之 间间有 信信号 传传 输 , 则则数 字字 信 号 的的 回流流将 绕绕 较 大 的的 圈圈子 趴而而增 大大信 号号环 路路的 面面积 。 决的 方法 是采用用 解解 并 字 形形 网 状 结结 构 的 供供 电 布 置置 , 加 了 条 垂垂 直 放 图 置置 的 小 型型 电 源 母母 线 条 , 成 了了 井 字 形形 网 状 结结 构 。 外外 构构 此 图 中中各 电电源 轨轨线 对对 分别别 引
16、 到连 接 器器端 子子 上 , 不不是 而 在在 板 上 先先 汇 合 成成 一 对 然然 后 再 连连 到 莲 接接 器 上 , 样 处处 这这 理 使 共共 阻 抗 耦耦 合 进 一一 步 减 少少 图 高 速 器器 件 与 驱驱 动 器 的的 安 排 ( ) 元元 器 件 安安 排 时 应应 考 虑 尽尽 可 能 缩缩 短 高 速速 信 在在 号 线 的的 长 度 , 如 时时 钟 线 、 据 线线 、 址 线线 等 果 高 例 数数 地 如 速速 器 件 的的 信 号 线线 必 须 与与 连 接 器器 相 连 接接 , 应 考考 虑 把 则 高高 速 器 件件 放 在 连连 接 器
17、处处 , 量 缩缩 短 走 线线 后 在在 稍 远 尽 然然 处 安 排排 中 速 器器 件 , 远远 处 安 排排 低 速 器器 件 。 则则 如 果 高高 最最 否 速 元元 件 远 离离 连 接 器器 , 高 速速 信 号 将将 穿 过 整整 块 印 制制 板 则 才 能能 到 达 连连 接 器 将 可 能能 对 沿 途途 的 中 、 速 电电 路 产 这 低低 生 干 扰扰 。这这 条 原 则则 似 乎 与与 第 ( ) 愿 则则 相 矛 盾盾 , 实 条 但 际际 上 目的 只 有有 一 个 , 避 免免 高 速 电电 路 对 低低 速 电 路路 的 即 影 响响, 是是情 况况 不
18、 同 , 取 的的方 法法不 同同而 已已 。 只 采采 图 集 成 片片 与 供 电电 轨 践 对对 连 接 方方 法 地线线和 电电源 线线 的布布置 () 置地 线 时时首先 考虑“ 地 ” 布布 分 分分 地 即 根根 据 不 同同 的 电 源源 电 压 、 字 和和 模 拟 、 速 数 高高 和 低 速速 、 电 流流 和 小 电电 流 ( 们们 都 是 不不 相 容 的的 ) 分 大 它它 来 别 设设 置 地 线线 目 的的 是 为 了了 防 止 共共 地 线 阻阻 抗 耦 台台 干 其 圈 井 字 形形 同 状 供供 电 结 构构 信 号号 线的的布 置置 () 不不相 容容
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