增強(qiáng)PCB設(shè)計(jì)電磁兼容抗干擾能力的方法
電子技術(shù)的快速發(fā)展有助于高密度的電子元件,這提高了PCB設(shè)計(jì)者的抗干擾能力,在PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員必須遵循PCB設(shè)計(jì)的通用原則和抗干擾要求。PCB設(shè)計(jì)中的抗干擾能力與電子產(chǎn)品的有效性和穩(wěn)定性直接相關(guān),甚至被視為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn),在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮抗干擾要求時(shí),由于不需要事后采取抗干擾補(bǔ)救措施,也可以節(jié)省時(shí)間。
PCB中電磁干擾產(chǎn)生的來(lái)源包括以下因素:
a、干擾源是指產(chǎn)生干擾的組件,設(shè)備或信號(hào),如繼電器,可控硅整流器,電機(jī)和高頻時(shí)鐘。
b、敏感元件是指容易受到影響的物體,如A / D(D / A)轉(zhuǎn)換器,單片機(jī)(SCM),數(shù)字IC等
c、傳輸路徑“干擾”是指干擾從其源傳播到敏感組件的路徑或介質(zhì)。
根據(jù)干擾傳輸路徑,干擾可分為兩類(lèi):
傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,前者是指通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸?shù)矫舾性母蓴_,與有用信號(hào)的頻帶不同,可以通過(guò)在引線(xiàn)上添加濾波器來(lái)減少高頻干擾噪聲的傳輸,有時(shí)添加隔離的光耦合器也可以工作。輻射干擾是指通過(guò)空間傳輸?shù)矫舾性母蓴_,一般的解決方案是擴(kuò)大干擾源和敏感元件之間的距離或通過(guò)地線(xiàn)隔離它們。
PCB設(shè)計(jì)中的抗干擾原理
抗干擾的一般原則應(yīng)包括抑制干擾源,減少干擾傳輸路徑,增加敏感元件的抗干擾能力,每項(xiàng)原則的具體措施將在以下內(nèi)容中得到答案:
1、抑制干擾源
a、對(duì)于繼電器,可采取兩種措施來(lái)抑制干擾源,干擾源是指產(chǎn)生干擾的組件,設(shè)備或信號(hào),如繼電器,可控硅整流器,電機(jī)和高頻時(shí)鐘。
1)可以在繼電器線(xiàn)圈中增加反激二極管,以消除線(xiàn)圈關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。
2)火花抑制電路可以并聯(lián)連接到繼電器的引腳,以減少火花的干擾。
b、對(duì)于電機(jī),可以添加濾波電路,請(qǐng)注意,電容器和電感器的引線(xiàn)應(yīng)盡可能短。
C、對(duì)于可控硅整流器,RC干擾電路可以連接到可控硅整流器的引腳,以減少可控硅整流器產(chǎn)生的噪聲。
d、應(yīng)將0.01MF至0.1MF范圍內(nèi)的高頻電容連接到板上的每個(gè)IC,以減少I(mǎi)C產(chǎn)生的電源干擾。注意,就高頻電容器的布線(xiàn)而言,導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)靠近電源并且短而粗。否則,等效串聯(lián)電阻會(huì)隨著濾波效應(yīng)的影響而增加。
2、減少干擾傳輸路徑具體地,減少干擾傳輸路徑的普通措施包括:
a、應(yīng)充分考慮電力對(duì)供應(yīng)鏈管理的影響,許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲非常敏感,濾波器電路或電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)加到單片機(jī)電源上,以減少電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。
b、如果SCM中的I / O端口用于控制噪聲分量,則應(yīng)在I / O端口和噪聲源之間添加隔離(Π形濾波器波形)。
C、應(yīng)注意晶體振蕩器布線(xiàn)。晶體振蕩器應(yīng)靠近SCM引腳,地線(xiàn)隔離時(shí)鐘區(qū),晶體振蕩器的外殼接地并穩(wěn)定。
d、電路板應(yīng)根據(jù)強(qiáng)或弱信號(hào),數(shù)字或模擬信號(hào)進(jìn)行合理劃分,干擾源如電機(jī)或繼電器應(yīng)與敏感元件(如SCM)隔離。
e、應(yīng)使用地線(xiàn)將數(shù)字區(qū)域與模擬區(qū)域隔離,數(shù)字地線(xiàn)與模擬地線(xiàn)隔離,該模擬地線(xiàn)將在一端連接到電源地。該原理也適用于A / D和D / A芯片布線(xiàn)。
F、單片機(jī)和大功率元件的地線(xiàn)應(yīng)獨(dú)立接地,以減少相互干擾,此外,大功率元件應(yīng)放置在電路板的邊緣。
G、在板上的一些關(guān)鍵位置使用了諸如鐵氧體磁珠,鐵氧體管,電源濾波器和屏蔽罩等抗干擾元件,如SCM I / O端口,電源線(xiàn)和PCB連接線(xiàn),從而大大提高了抗干擾能力電路。
3、增加敏感組件的抗干擾能力
這是指應(yīng)從敏感元件中減少干擾噪聲的拾取和從異常條件中快速恢復(fù)的措施,提高敏感元件抗干擾能力的一般措施包括:
a、布線(xiàn)時(shí)應(yīng)放大電路回路的面積,以減少感應(yīng)噪聲。
b、布線(xiàn)時(shí),電源線(xiàn)和地線(xiàn)應(yīng)盡可能厚,這樣可以減少壓降和去耦噪聲。
C、SCM上的空閑I / O端口應(yīng)連接到地或電源,其他IC空閑端口也應(yīng)如此,而不會(huì)更改系統(tǒng)邏輯。
d、SCM上應(yīng)使用功率監(jiān)視器和看門(mén)狗電路,以便大大增加整個(gè)電路的抗干擾能力。
e、IC元件應(yīng)直接焊接在電路板上而不是IC插座上。
F、由于目前的速度可以滿(mǎn)足要求,SCM的晶體振蕩器應(yīng)該減少,并且應(yīng)該拾取低速數(shù)字電路。
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