PCB設(shè)計(jì)中的EMC設(shè)計(jì)及地線設(shè)計(jì)分享

地線設(shè)計(jì)

地線噪聲是指由系統(tǒng)各部分地線之間的電位差或接地阻抗引起的接地噪聲。 由于接地系統(tǒng)存在接地電位差的問題，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的接地過程中必須根據(jù)PCB的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的接地方式。 在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，接地是控制干擾的重要方法。 如果接地和屏蔽能夠正確結(jié)合，大多數(shù)干擾問題都可以得到解決。 電子產(chǎn)品中的地線結(jié)構(gòu)一般包括系統(tǒng)地線、機(jī)箱地線、數(shù)字地線和模擬地線。 接地線設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)接地線應(yīng)盡可能粗。 如果接地線很細(xì)，接地電位會隨著電流的變化而波動(dòng)，導(dǎo)致電子產(chǎn)品的時(shí)序信號電平不穩(wěn)定，抗噪聲性能降低。 因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將接地線盡可能加粗，使其能通過印制電路板允許電流的三倍。 如果可能的話，接地線的寬度應(yīng)大于3mm

(2)正確選擇接地方式。 單點(diǎn)接地的目的是防止來自兩個(gè)具有不同參考電平的子系統(tǒng)的電流和射頻電流通過同一返回路徑而引起公共阻抗耦合。 這種接地方式適用于低頻PCB，可以減少分布傳輸阻抗的影響。 然而，在高頻PCB中，返回路徑的電感成為高頻線路阻抗的主要部分。 因此，為了盡量減小高頻PCB的接地阻抗，通常采用多點(diǎn)接地的方法。 多點(diǎn)接地最重要的是盡量縮短接地引線的長度，因?yàn)橐€越長意味著電感越大，從而增加接地阻抗并造成接地電位差。 混合接地結(jié)構(gòu)是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地的結(jié)合。 這種結(jié)構(gòu)常用于PCB存在高低混頻的情況，即低頻時(shí)出現(xiàn)單點(diǎn)接地，高頻時(shí)出現(xiàn)多點(diǎn)接地。

(3) 數(shù)字與模擬分離。 電路板上既有高速邏輯電路，也有線性電路。 他們應(yīng)該盡可能分開。 兩者的地線不能混用，應(yīng)連接至電源端的地線。 低頻電路的地線應(yīng)盡量單點(diǎn)并聯(lián)接地。 如果實(shí)際接線有困難，可以部分串聯(lián)，然后并聯(lián)到地。 高頻電路應(yīng)采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量采用網(wǎng)格狀大面積接地箔。 線性電路的接地面積應(yīng)盡可能增大。

(4)接地線形成閉合回路。 在設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的印刷電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將地線做成閉合電路可以明顯提高抗噪聲能力。 由于印制電路板上的集成電路元件較多，特別是功耗較大的元件，由于地線粗細(xì)的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起功率下降。 在抗噪方面。 如果將接地線形成環(huán)路，則可以減小電位差，提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。

(5)采用光隔離器切斷地環(huán)路干擾。 光連接通常包括光耦合器和光纖連接。 光耦合器的寄生電容一般為2pF，可以為高頻提供良好的隔離。 光纖連接幾乎沒有寄生電容，但價(jià)格較高，安裝維護(hù)不方便。

 旁路和去耦設(shè)計(jì)

旁路是指從組件或電纜傳輸不需要的共模射頻能量。 旁路電容的主要作用是產(chǎn)生交流分量，以消除進(jìn)入敏感區(qū)域的不必要的能量。 去耦是指在元件切換過程中去除高頻元件進(jìn)入配電網(wǎng)絡(luò)的射頻能量。 去耦電容的主要作用是為元件提供局部直流電源，從而減少開關(guān)噪聲在板上的傳輸，并將噪聲引導(dǎo)到地。

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