PCB設(shè)計中EMC的旁路和去耦設(shè)計

旁路和去耦設(shè)計

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。

電容的選擇

選擇旁路和去耦電容時，可以通過邏輯級數(shù)和所使用的時鐘速度計算出所需電容的自諧振頻率，并根據(jù)頻率和電路中的容抗來選擇電容值。 封裝尺寸盡量選擇引線電感較低的SMT電容，而不是通孔電容。 另外，產(chǎn)品設(shè)計中常采用并聯(lián)去耦電容，以提供更大的工作頻段，減少接地不平衡。 在并聯(lián)電容系統(tǒng)中，當(dāng)工作頻率高于自諧振頻率時，大電容呈現(xiàn)感性阻抗，并隨著頻率的增加而增大； 小電容為容性阻抗，隨著頻率的增加而減小，整個電容電路的阻抗比單個電容的阻抗小。

旁路電容配置

旁路電容一般用作高頻旁路器件，以降低電源模塊瞬態(tài)供電的要求。 一般來說，鋁電解電容和鉭電容比較適合做旁路電容。 它們的電容值取決于PCB板瞬態(tài)電流的要求，一般在10-470LF范圍內(nèi)。 若PCB板上集成電路、高速開關(guān)電路及引線較長的電源較多，應(yīng)選用大容量的電容器。

去耦電容配置

(1)電源輸入端接10~100LF電解電容。 如果可以的話最好連接100LF以上；

(2)原則上每個集成電路芯片應(yīng)配置一個0.01pF的陶瓷片式電容器。 若印制板間隙不足，可每4~8個芯片布置一個1~10pF鉭電容；

(3)對于抗噪聲性能較弱、關(guān)斷時電源變化較大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接連接去耦電容；

(4)電容器引線不宜過長，特別是高頻旁路電容器不得有引線；

(5)由于印刷電路板上有接觸器、繼電器、按鈕等元件，工作時會產(chǎn)生較大的火花放電，必須采用RC電路吸收放電電流。 一般R為1~2K，C為2.2~47LF；

(6)CMOS輸入阻抗較高，易受感應(yīng)影響，因此使用時應(yīng)將未使用端接地或接正電源。

混合信號電路板設(shè)計

了解電流返回地的路徑和模式是優(yōu)化混合信號電路板設(shè)計的關(guān)鍵。 我們不僅要考慮信號電流流向哪里，還要忽略電流的具體路徑。 如果地線層必須分開，必須從分開的間隙走線，可以在分開的地之間進(jìn)行單點(diǎn)連接，形成兩個地之間的連接橋，然后再通過該連接走線。 橋。 這樣，可以在每條信號線下方提供直流返回路徑，從而形成的環(huán)路面積很小。 混合信號PCB設(shè)計過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)將PCB分為獨(dú)立的模擬部分和數(shù)字部分，實現(xiàn)模擬和數(shù)字供電的劃分，A/D轉(zhuǎn)換器跨分區(qū)放置；

(2)不要分割地面。 統(tǒng)一鋪設(shè)在電路板模擬部分和數(shù)字部分下方；

(3)在電路板的所有層中，數(shù)字信號只能在電路板的數(shù)字部分布線，模擬信號只能在電路板的模擬部分布線；

(4)布線不得跨越分割電源平面之間的間隙，必須跨越分割電源平面之間間隙的信號線應(yīng)位于鄰近大面積的布線層上；

(5) 分析回流地電流的實際流動路徑和模式；

(6)采用正確的布局和布線規(guī)則。

總之，隨著電子產(chǎn)品的復(fù)雜化、高速化、集約化，對PCB板的設(shè)計要求越來越高，尤其是電磁兼容的設(shè)計問題越來越突出。 解決電磁兼容的關(guān)鍵問題是電源、地、旁路、去耦和混合信號電路的合理設(shè)計。