PCB设计应当注意的问题及原则
[日期:2010-04-22] [来源:http://www.pcbcool.cn/] [作者admin] [点击:]
在PCB设计的时候应当非常注意EMC的抑制,这个东西很不好把握,因为分布电容随时存在。接地可以抑制电磁干扰、提高电子设备EMC性能的重要手段之一。正确的接地既能提高产品抑制电磁干扰的能力,又能减少产品对外的EMI发射。
电子设备的“地”通常有两种含义:一种是“大地”(安全地),另一种是“系统基准地”(信号地)。在这里我们所说的“接地”就是指在系统与某个电位基准面之间建立低阻的导电通路。“接大地”就是以地球的电位为基准,并以大地作为零电位,把电子设备的金属外壳、电路基准点与大地相连接。
为了防止EMC问题PCB设计师总是把接地平面与大地连接,原因如下:
A、提高设备电路系统工作的稳定性;
B、静电泄放;
C、为工作人员提供安全保障。
接地的目的:
A、安全考虑,即保护接地;
B、为信号电压提供一个稳定的零电位参考点(信号地或系统地);
C、屏蔽接地。
电子设备中有三种基本的接地方式:单点接地、多点接地、浮地。PCB设计师应当明白单点接地是在整个系统中,只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都连接到这一点上。
单点接地适用于频率较低的电路中(1MHZ以下)。若系统的工作频率很高,以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时,单点接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时,它就象一根终端短路的传输线,地线的电流、电压呈驻波分布,地线变成了辐射天线,而不能起到“地”的作用。
为了减少接地阻抗,避免辐射,地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上,一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的PCB,由于其含有丰富的高次谐波,一般不建议采用单点接地方式。
多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。多点接地电路结构简单,接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少,适用于工作频率较高的(>10MHZ)场合。但多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路,从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。
在多点接地的时要注意地环路问题,尤其是不同的模块、设备之间组网时,地线回路导致的电磁干扰。理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量,当有电流通过该地线时,就要产生电压降。地线会与其他连线(信号、电源线等)构成回路,当时变电磁场耦合到该回路时,就在地回路中产生感应电动势,并由地回路耦合到负载,构成潜在的EMI威胁。
浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。但是由于浮地自身的一些弱点,不太适合一般的大系统中,因此其接地方式很少采用。
在进行PCB设计时接地方式的一般选取原则:对于给定的设备或系统,在所关心的最高频率(对应波长为)入上,当传输线的长度L〉入,则视为高频电路,反之,则视为低频电路。根据经验法则,对于低于1MHZ的电路,采用单点接地较好;对于高于10MHZ,则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言,只要最长传输线的长度L小于/20 入,则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。对于接地的一般选取原则如下:
(1)低频电路(<1MHZ),建议采用单点接地;
(2)高频电路(>10MHZ),建议采用多点接地;
(3)高低频混合电路,混合接地。
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