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电磁兼容实施
- 2021-06-02 -

        1.电源:由于许多电磁干扰通过电源耦合到电子设备上,因此对系统电源进行了特殊的EMC设计。增加有效的电压变换、稳压和滤波电路,采用滤波效果好的高效率开关电源芯片和低压差分线性电源芯片,为系统提供稳定可靠的电源。

        2.使用去耦电容器:在每个IC的电源和接地之间增加一个去耦电容器。去耦电容器具有两个功能:一是集成电路的储能电容器,提供和吸收集成电路在开门和关门瞬间的充放电能量;另一方面,设备的高频噪声被绕过。

        3.地线分离:采用4层电路板设计,降低电源和地线的寄生电感,有效提高系统的EMC性能。独立的电源层和电源层可以有效地防止设备之间通过地线和电源的耦合。另外,采用分离隔离不同特性地线的方法,可以使不同特性地线的电流走不同的路径,防止信号串扰。

        通信接口:系统的485、232、USB等通信接口均与外部电缆相连,这些电缆直接与外部设备相连,因此也容易受到各种电磁干扰。为了增强这些通信接口的抗干扰能力,在通信信号线上串联磁珠和并联压敏电阻以及滤波电容;

        另外,为了提高抗扰度,减少干扰,PCB板的布局应遵循以下原则:

        1、石英晶体振荡器应尽量靠近使用时钟的器件,时钟线应尽量短,外壳应接地,时钟区应用地线圈出。

        不要在石英晶体和噪声敏感设备下布线。

        2.I/O驱动电路应尽量靠近印制板边缘,以便尽快离开印制板。进入PCB的信号要经过滤波,来自高噪声区的信号也要经过滤波。同时,采用串联端电阻的方法来减少信号的反射。

        3.MCU的无用端应接高,或接地,或定义为输出端。集成电路的接地端应连接,不得悬空。不要在空中留下未使用的门电路。

        4.印刷电路板应采用45折线代替90折线,以减少高频信号的传输和耦合。

        5.正确选择单点接地和多点接地。在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,其布线和器件之间的电感影响不大,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,应采用一点接地。当信号的工作频率大于10MHz时,地线的阻抗变得非常大。此时应尽量降低地线的阻抗,并采用就近多点接地。工作频率为1-10mhz时,若采用一点接地,地线长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地方式。

        6.将数字电路与模拟电路分开。电路板上既有高速逻辑电路,也有线性电路,所以它们应该尽量分开。两个回路的地线不应混接,应分别与电源端的地线连接。线性电路的接地面积应尽量增大。

        7.使地线尽可能厚。如果接地线很细,接地电位会随着电流的变化而变化,导致电子设备定时信号电平不稳定,抗噪声性能下降。因此,地线应尽可能厚,以便它能通过印刷电路板允许电流的三倍。如果可能,接地线的宽度应大于3 mm。

        8.接地线形成闭合回路。在设计仅由数字电路构成的印刷电路板接地线系统时,将接地线做成闭环可以明显提高系统的抗噪声能力。原因是:印刷电路板上有许多集成电路元件,特别是当有高功耗的元件时。由于接地线厚度的限制,接地端会产生较大的电位差,导致抗噪声能力下降。将接地结构做成回路,可以减小电位差,提高电子设备的抗噪声能力。

        9.选择合理的线宽。由于瞬态电流对印刷线路的冲击干扰主要是由印刷线路的电感引起的,所以印刷线路的电感应尽量减小。印刷导线的电感与长度成正比,与宽度成反比,因此短而细的导线有利于抑制干扰。时钟引线、行驱动器或总线驱动器的信号线通常携带大的瞬态电流,印刷线应尽可能短。当印制线宽度在1.5mm左右时,完全可以满足分立元件电路的要求;对于集成电路,印制线的宽度可以从0.2毫米到1.0毫米不等。

        10.使用正确的路由策略。等径布线可以减小导线的电感,但增加了导线间的互感和分布电容。如果布局允许,则采用形状良好的网络布线结构。具体方法是将印刷电路板的一侧水平放置,另一侧垂直放置,然后将十字孔与金属化孔连接。为了抑制印刷电路板导线间的串扰,在布线设计中应尽量避免长距离等径布线。

        

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