面包芯语

PCB板的设计优化

原创 韬略科技EMC 2019-12-13 18:00
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1前言

EMC问题最关键的一步还是源自设计，一个设计合理的PCB板，EMC问题解决周期会比较短，但是想做好EMC设计，那么需要以下几个基础知识点：

2地线设计

在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。在地线设计中应注意以下几点：

（1）正确选择单点接地与多点接地
在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
（2）将数字电路与模拟电路分开
电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。
（3）尽量加粗接地线
若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三位于印制电路板的允许电流。

3电磁兼容设计

电磁兼容性设计的目的是使电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰。

（1）选择合理的导线宽度
由于瞬变电流在印制线条上所产生的冲击干扰主要是由印制导线的电感成分造成的，因此应尽量减小印制导线的电感量。
印制导线的电感量与其长度成正比，与其宽度成反比，因而短而精的导线对抑制干扰是有利的。对于集成电路，印制导线宽度可在0.2～1.0mm之间选择。
（2）采用正确的布线策略
采用平等走线可以减少导线电感，但导线之间的互感和分布电容增加，如果布局允许，最好采用井字形网状布线结构。
具体做法是印制板的一面横向布线，另一面纵向布线，然后在交叉孔处用金属化孔相连。为了抑制印制板导线之间的串扰，在设计布线时应尽量避免长距离的平等走线。

4印制电路板的尺寸与器件的布置

印制电路板大小要适中，过大时印制线条长，阻抗增加，不仅抗噪声能力下降，成本也高；过小，则散热不好，同时易受临近线条干扰。

在器件布置方面与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，这样可以获得较好的抗噪声效果。
易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路，如有可能，应另做电路板，这一点十分重要。

5散热设计

从有利于散热的角度出发，印制版最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于50px，而且器件在印制版上的排列方式应遵循一定的规则：
a.对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按纵长方式排列；对于采用强制空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其它器件)按横长方式排。
b.同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件放在冷却气流的最上流(入口处)，发热量大或耐热性好的器件放在冷却气流最下游。

6结语

印制电路板设计正确与否，是提高电子产品可靠性的重要因素之一。而电子元器件作为电路板上的最重要的元器件，它的品质高低也决定了电路板的品质高低！

———— / END / ————


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