《《PCB设计与电磁兼容》》.pdf

印制电路板（PCB ）的电磁兼容设计 线路板（PCB）级的电磁兼容设计 1．引言 印制线路板（PCB ）是电子产品中电路元件和器件的支撑件，它提供电路元件和器件之间的电气连接， 它是各种电子设备最基本的组成部分，它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。随着信息化社会的发展， 各种电子产品经常在一起工作，它们之间的干扰越来越严重，所以，电磁兼容问题也就成为一个电子系统能 否正常工作的关键。同样，随着电于技术的发展，PCB 的密度越来越高，PCB 设计的好坏对电路的干扰及抗 干扰能力影响很大。要使电子电路获得最佳性能，除了元器件的选择和电路设计之外，良好的 PCB 布线在电 磁兼容性中也是一个非常重要的因素。 既然 PCB 是系统的固有成分，在 PCB 布线中增强电磁兼容性不会给产品的最终完成带来附加费用。但 是，在印制线路板设计中，产品设计师往往只注重提高密度，减小占用空间，制作简单，或追求美观，布局 均匀，忽视了线路布局对电磁兼容性的影响，使大量的信号辐射到空间形成骚扰。一个拙劣的 PCB 布线能导 致更多的电磁兼容问题，而不是消除这些问题。在很多例子中，就算加上滤波器和元器件也不能解决这些问 题。到最后，不得不对整个板子重新布线。因此，在开始时养成良好的 PCB 布线习惯是最省钱的办法。 有一点需要注意，PCB 布线没有严格的规定，也没有能覆盖所有 PCB 布线的专门的规则。大多数 PCB 布线受限于线路板的大小和覆铜板的层数。一些布线技术可以应用于一种电路，却不能用于另外一种，这便 主要依赖于布线工程师的经验。然而还是有一些普遍的规则存在，下面将对其进行探讨。 为了设计质量好、造价低的 PCB，应遵循以下一般原则： 2 ．PCB 上元器件布局 首先，要考虑 PCB 尺寸 大小。PCB 尺寸过大时，印 制线条长，阻抗增加，抗噪 声能力下降，成本也增加； 过小，则散热不好，且邻近 线条易受干扰。在确定 PCB 尺寸后．再确定特殊元件的 位置。最后，根据电路的功 能单元，对电路的全部元器 图1：印制板元器件布置图 件进行布局。 电子设备中数字电路、模拟电路以及电源电路的元件布局和布线其特点各不相同，它们产生的干扰以及 抑制干扰的方法不相同。此外高频、低频电路由于频率不同，其干扰以及抑制干扰的方法也不相同。所以在 元件布局时，应该将数字电路、模拟电路以及电源电路分别放置，将高频电路与低频电路分开。有条件的应 使之各自隔离或单独做成一块电路板。此外，布局中还应特别注意强、弱信号的器件分布及信号传输方向途 径等问题。 在印制板布置高速、中速和低速逻辑电路时，应按照图 1 －①的方式排列元器件。 在元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。元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题。原则之一是各部件之间的引线要尽 量短。在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部 分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。如图 1 －②所示。 时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。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。 2.1 在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则： (1) 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元 器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。 (2) 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带 高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。 (3) 重量超过 15g 的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不 宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。 (4) 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若 是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置