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半導體/PCB

PCB板中EMC/EMI的設計技巧(二)

星之球激光 來源:電子工程網(wǎng)2013-03-06 我要評論(0 )   

2.6 電源平面的分割處理 ●電源層的分割 在一個主電源平面上有一個或多個子電源時,要保證各電源區(qū)域的連貫性及足夠的銅箔寬度。分割線不必太寬,一般為20~50mil線寬即...

       2.6 電源平面的分割處理

  ●電源層的分割

  在一個主電源平面上有一個或多個子電源時,要保證各電源區(qū)域的連貫性及足夠的銅箔寬度。分割線不必太寬,一般為20~50mil線寬即可,以減少縫隙輻射。

  ●地線層的分割

  地平面層應保持完整性,避免分割。若必須分割,要區(qū)分數(shù)字地、模擬地和噪聲地,并在出口處通過一個公共接地點與外部地相連。

  為了減小電源的邊緣輻射,電源/地平面應遵循20H設計原則,即地平面尺寸比電源平面尺寸大20H(見圖2),這樣邊緣場輻射強度可下降70% 。

 

  

 

  3 EMI的其它控制手段

  3.1 電源系統(tǒng)設計

  ●設計低阻抗電源系統(tǒng),確保在低于fknee頻率范圍內的電源分配系統(tǒng)的阻抗低于目標阻抗。

  ●使用濾波器,控制傳導干擾。#p#分頁標題#e#

  ●電源去耦。在EMI設計中,提供合理的去耦電容,能使芯片可靠工作,并降低電源中的高頻噪聲,減少EMI。由于導線電感及其它寄生參數(shù)的影響,電源及其供電導線響應速度慢,從而會使高速電路中驅動器所需要的瞬時電流不足。合理地設計旁路或去耦電容以及電源層的分布電容,能在電源響應之前,利用電容的儲能作用迅速為器件提供電流。正確的電容去耦可以提供一個低阻抗電源路徑,這是降低共模 EMI的關鍵。

  3.2 接地

  接地設計是減少整板EMI的關鍵。

  ●確定采用單點接地、多點接地或者混合接地方式。

  ●數(shù)字地、模擬地、噪聲地要分開,并確定一個合適的公共接地點。

  ●雙面板設計若無地線層,則合理設計地線網(wǎng)格很重要,應保證地線寬度》電源線寬度》信號線寬度。也可采用大面積鋪地的方式,但要注意在同一層上的大面積地的連貫性要好。

  ●對于多層板設計,應確保有地平面層,減小共地阻抗。

  3.3 串接阻尼電阻

  在電路時序要求允許的前提下,抑制干擾源的基本技術是在關鍵信號輸出端串入小阻值的電阻,通常采用22~33Ω的電阻。這些輸出端串聯(lián)小電阻能減慢上升/下降時間并能使過沖及下沖信號變得較平滑,從而減小輸出波形的高頻諧波幅度,達到有效地抑制EMI的目的。

  3.4 屏蔽

  ●關鍵器件可以使用EMI屏蔽材料或屏蔽網(wǎng)。

  ●對關鍵信號的屏蔽,可以設計成帶狀線或在關鍵信號的兩側以地線相隔離。#p#分頁標題#e#

  3.5 擴頻

  擴展頻譜(擴頻)的方法是一種新的降低EMI的有效方法。擴展頻譜是將信號進行調制,把信號能量擴展到一個比較寬的頻率范圍上。實際上,該方法是對時鐘信號的一種受控的調制,這種方法不會明顯增加時鐘信號的抖動。實際應用證明擴展頻譜技術是有效的,可以將輻射降低7到20dB。

       3.6 EMI分析與測試

  ●仿真分析

  完成PCB布線后,可以利用EM I仿真軟件及專家系統(tǒng)進行仿真分析,模擬EMC/EMI環(huán)境,以評估產(chǎn)品是否滿足相關電磁兼容標準要求。

  ●掃描測試

  利用電磁輻射掃描儀,對裝聯(lián)并上電后的機盤掃描,得到PCB中電磁場分布圖(如圖3,圖中紅色、綠色、青白色區(qū)域表示電磁輻射能量由低到高),根據(jù)測試結果改進PCB設計。

 

  

 

  4 小結

  隨著新的高速芯片的不斷開發(fā)與應用,信號頻率也越來越高,而承載它們的PCB板可能會越來越小。PCB設計將面臨更加嚴峻的EMI挑戰(zhàn),唯有不斷探索、不斷創(chuàng)新,才能使PCB板的EMC /EMI設計取得成功。

 

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