10.印制电路板设计.pptVIP

这一章中提出了与电子系统有关且有效地EMC设计。人们关注数字系统是因为它代表了现代电子系统的大多数。虽然采用了不同技术，只要涉及EMC，数字电路设计与高频模拟电路的设计没有什么不同。 在PCB布线中注意元件的选择和布局、连接器的布局和滤波、接地网、长的高频线路和接地—信号—接地处理方式和去耦电容的布局和选择，这是PCB设计中关键而有效的衡量尺度，这样就不会造成发射和敏感度问题。 对于系统中电路板和其他子系统布局的关注，电缆的布线、外壳上缝隙的处理和系统中不同接地系统的智能隔离都是使产品达到成功的EMC设计目标最后的关键： 1、不产生干扰其他产品的发射（并且都通过规定要求） 2、对其他产品产生辐射或电磁现象（比如ESD）不敏感 3、将不会对自己产生干扰。 例如：从功能的立场出发，由门电路处理的数字信号的上升/下降时间越快(越短)越好。生产者可以担保所有特殊类型的门电路的上升/下降时间将不超过10ns。实际上，许多门电路产生的信号的上升/下降时间明显地小于这个最大值，比如1ns。而从EMC的立场出发，门电路有一个最低保证的上升/下降时间为好，因为上升/下降时间越短，脉冲的高频成分就越显著。 所以管理机构要求所有的产品符合规定限值。因此构造一个符合规定限值的产品“微调”原型是不够的。 * 大多数数字系统并不需要有单个的系统时钟振荡器/晶振来进行工作。异步通信总线可以在不同的时钟/振荡器频率下进行工作。 * * 例如：假设两个处理器最初打算采用12MHz的时钟频率。可以选择一个处理器提供的晶振/振荡器频率为12MHz，而给另一个处理器提供的晶振/振荡器频率在系统处理速度中稍微降低一些，为11.90MHz。这样在某一频带内谐波之间的最小间隔为100kHz，正如这里给出的。这样也能允许每个晶振/振荡器与由它提供时钟信号的处理器相邻放置，从而避免了从一个晶振/振荡器到每个处理器的导线过长。它强调了PCB上元件布置的一个基本点：保持运载时钟信号的导线尽可能的短以避免来自这些覆铜线的辐射。 * 例如，8051处理器的12MHz工作频率可以分频后给出ALE(地址锁存选通)信号。没有看到12MHz的时钟信号从处理器的任一管脚输出，但是2MHz频率却从ALE、Read、Write等管脚输出。因此，分隔晶体/振荡器频率的方法是确定最低的工作频率(基频)，设置其要求的频率间隔，然后决定最后得到的晶振/振荡器频率。这个过程中必须意识到谐波的重叠。通过一个例子的频率列表可以给出最好的说明。考虑将基频设为2.000MHz和1.981MHz。表给出了最终的谐波。 * 阐明这些非常明确的目标就可以很清楚地看到所要实现的技术很重要。 * 第一个目标使PCB板上的覆铜线或走线的辐射发射和传导发射最小，实现起来比较简单。首先必须认识到PCB板上覆铜线的辐射电位是以下变量的函数： * 图中所示为四个RAM模块和与它们有关的地址/数据锁存器串联排列(可能是为了美观而肯定不是出于EMC的原因)。地址/数据总线比必需的要长。 * 所示为一个更为合理的布局，能够使总线长度最短，相关的辐射可能性最小。 * * 利用了插入板空间的自然滤波优点。虽然，这种滤波是无意的，但却是相当有效地！因此将速度最高的元件（时钟、微处理器、专用集成电路(ASIC)）放置在电路板的中央，远离连接器。速度次高的元件，如ROM和RAM模块及其相关的锁存器，应该放置在这个区域的周围，但是必须远离电缆连接器(与从印制板边缘的连接器到母板的距离一样)。最后将必须通过电缆与系统其他部分接口的速度最低的元件(如电动机驱动信号、键盘和CRT信号)放置在电路板的外缘。目的就是将具有最高频谱成分的信号尽可能地远离板上的连接器。 * 用一块ASIC接受并查询键盘输出，进而驱动阴极射线管(CRT)的显示。一个微处理器控制计算机和系统的程序化，另一个控制处理器驱动磁盘驱动器和任何电动机。三个处理器与它们各自的晶振/振荡器一起放置在电路板中央，远离电缆连接器。同样由处理器介入的随机存储器(RAM)模块和只读存储器(ROM)模块放置在处理器的附近以使总线的辐射发射最小。输出或输入键盘、阴极射线管(CRT)和磁盘驱动器的信号必须输出电路板以完成正确的系统功能。 虽然它们的频率比系统时钟要低，但一旦它们出现在电缆中，它们就仍然具有产生辐射发射问题的可能性。较高速度的信号比如硬盘的读/写信号与ROM/RAM信号具有相同的辐射发射可能性，因此有可能的话应该通过一块母板输出电路板上的这些信号。不过这些输出电路板的信号仍然可能造成辐射发射问题，这可以通过电缆的屏蔽和/或电路板的输出进行滤波来防止。 * * 这能防止噪声地上的噪声信号无意经过“安静的”I/O地。这样，屏蔽层就能与这种安静的I/O地相连而有效，如每根信号线和地线之间的电阻/