EMC(I)与PCB Layout應用
EMC(I)与PCB Layout應用
- 簡介EMC(I)
EMI (electromagnetic interference)電磁干擾引起設備,傳輸通道或系統性能下降.
EMC(electromagnetic compatibility)設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能正常承受的電磁騷擾的能力﹒
EMI(C)其實貫穿整個產品設計,開發,生產過程之中.做為一個優秀的電子工程師,將在產品研發之初,就帶有EMI的思想.包括原始系統線路設計,PCB Layout的整個過程.否則當產品已PP/PS,正常投產之后才發現,將會浪費巨大的人力﹑物力﹑時間,甚至客戶取消訂單﹒
不過目前的EMC測試設備比較昂貴，一個企業投資幾十萬才可以構築一個ＥＭＣ測試實驗室.
- EMI生產中的問題.
我們常常發現:我們的產品EMC測試時發現不能過EMC標準,或在生產中發現產品性能不穩定經常復位,死機..
- 針對EMC問題,我們將提出如下方案解決.
(一) 線路原理解決.
在線路原理方面,我們將從產生干擾的根源上.由于目前的消費類電子產品普遍采用較復雜的MCU處理,且速度較高,同時由于IC body本身設計不良都易引起電磁輻射﹒
- 在MCU輸出口加30P~103PF的電容.
- 在IC供地端加磁珠..
- 在電源供應端加退耦RC線路.
- 在數字線路中能用低速則盡量選用低速數字邏輯線路.
- 外接電線盡量短,建議用雙絞線,因為每一個電線都將成為輻射源.
- Crystal振蕩部分.增加磁珠﹒
- 改善ＩＣ軟硬件設計(IC & Software vender)
(二) PCB Layout解決.
在線路設計考慮之后,將從PCB Layout方面去解決.對于PCB Layout,如條件(成本)許可,建議采用多層板(四層,六層等).
對此,我將對單面到雙面,多層提供一些PCB Layout常用原則与大家一起探討﹒不足之處﹐敬請指正﹒
- 地線原則
- 電源線
- 信號線,時鐘數據信號.
- IO口電容﹑電感布置.
- Crystal振蕩部分.
Ａ﹒地線原則
在電子產品設計中,正確接地是控制干擾的重要方法﹒如能將接地和屏蔽結合起來,能解決大部分問題﹒電子系統中大致有如下地:系統地,機殼地(屏蔽地),數字地,邏輯地,模擬地.
- 正確選擇單點與多點接地.
在低頻電路,如工作頻率小于1MHz,它的布線和器件間的電感較小,而接地電路形成的環境對干擾影響較大,因此應采用單點接地方式﹒而當信號頻率大于10MHz時,線路阻抗變得很大.此時應采用多點接地,以盡量降地阻抗﹒當工作頻率在1~10MHz時,如采用單點接地,其長度不應超過波長的λ/20,否則應采用多點接地﹒
2.數模地分開
在現在的線路中往往會涉及到數字電路,模擬電路﹒比如: CPU/MCU,觸發器等屬于數字電路﹐應与普通的線性放大線路的地線分開﹒
3.接地線應盡量加粗.
若接地線用很細的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,致使電子產品的定時信號電平不穩,抗EMI能力降低.﹒
4.構成閉環地線.
目的是減小在地線上的電位差,提高抗干擾能力.但在敏電感電路時應留意,不一定是閉環最好﹒
5.大電流,小電流分開
大電流信往是供應功率放大,如驅動馬達,驅動喇叭﹔而小電流則常是同于驅動小信號放大,或CPU供電﹒如果實在PCB板沒位置,則從大電流向小電流.同時大電流地線要粗.
Ｂ﹒電源線原則.
根据線路電流大小,盡量加粗電源線寬度,減少環路電阻﹒同時讓電源線﹑地線的走向和數据的傳遞的方向一致﹐這樣有助于增強抗干扰的能力﹒
Ｃ﹒信號線原則.
- 相鄰信號線信號電壓不能超過30dB.
- 對于敏感信號線,可采用地線隔離法.
- 時鐘線要特別注意,因為這部分工作頻率較高,要讓布線盡量短,電源供應最好用專線
- 數據線,如很長,必要時可以加入102/101等電容抗干擾或加入地線隔离.
Ｄ. IO口電容,電感布置.
建議盡量靠近IC,地線也應為IC地線,以最大限度地降低因IC Noise而影響.﹒
Ｅ﹒Crystal振蕩部分.
該部份線路應盡量靠近IC.構成閉環地線..此地線應遠离大電流地﹒
以上介紹了PCB Layout的一般方法,我們應在PCB Layout時盡量遵循,可以最大限度地減少EMI(C)問題.
（三）﹒生產工藝控制﹕
四﹒ PCB中ESD設計原則
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