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PCB設(shè)計(jì)中如何避免EMC問(wèn)題?

發(fā)布時(shí)間:2019-01-07 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】經(jīng)常有很多人會(huì)問(wèn)EMC相關(guān)的問(wèn)題,比如怎么設(shè)計(jì)才能避免EMC的問(wèn)題。首先這是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題,不是那么好回答,尤其是對(duì)于聚焦在高速信號(hào)這個(gè)領(lǐng)域而非EMC專(zhuān)長(zhǎng)的高速先生們來(lái)說(shuō),其實(shí)也只能回答個(gè)大概,實(shí)話(huà)實(shí)說(shuō),在EMC領(lǐng)域我們也還在不斷的學(xué)習(xí)中,所以這篇文章也只是基于我們對(duì)EMC的一些認(rèn)識(shí),從PCB設(shè)計(jì)中如何去盡量的避免問(wèn)題的發(fā)生,其中說(shuō)得不到位的也請(qǐng)大家批評(píng)指正。
 
經(jīng)常有很多人會(huì)問(wèn)EMC相關(guān)的問(wèn)題,比如怎么設(shè)計(jì)才能避免EMC的問(wèn)題。首先這是一個(gè)系統(tǒng)性的問(wèn)題,不是那么好回答,尤其是對(duì)于聚焦在高速信號(hào)這個(gè)領(lǐng)域而非EMC專(zhuān)長(zhǎng)的高速先生們來(lái)說(shuō),其實(shí)也只能回答個(gè)大概,實(shí)話(huà)實(shí)說(shuō),在EMC領(lǐng)域我們也還在不斷的學(xué)習(xí)中,所以這篇文章也只是基于我們對(duì)EMC的一些認(rèn)識(shí),從PCB設(shè)計(jì)中如何去盡量的避免問(wèn)題的發(fā)生,其中說(shuō)得不到位的也請(qǐng)大家批評(píng)指正。
 
在文章的開(kāi)篇就說(shuō)過(guò),EMC和SI、PI息息相關(guān),很多時(shí)候我們會(huì)告訴大家,我們沒(méi)法進(jìn)行EMC仿真,但我們會(huì)從板級(jí)來(lái)盡量避免一些EMC問(wèn)題的發(fā)生,說(shuō)白了其實(shí)就是盡量保證SI及PI的性能(這是我們的專(zhuān)長(zhǎng)),從源頭上來(lái)避免EMC問(wèn)題。
 
首先,關(guān)于信號(hào)完整性與EMC的關(guān)系之前有了解過(guò)不少的文章闡述了一些道理,今天我們?cè)賮?lái)簡(jiǎn)單的總結(jié)下,SI關(guān)注的過(guò)沖、反射及串?dāng)_,其實(shí)就和EMC有直接的關(guān)系。信號(hào)由于阻抗匹配不好,會(huì)發(fā)生各種反射,反射比較大就會(huì)有較大的過(guò)沖,那么這個(gè)過(guò)沖的幅值除了對(duì)器件的使用壽命有影響外,還會(huì)影響到輻射,因?yàn)樗禽椛涞膩?lái)源,所以在PCB設(shè)計(jì)上對(duì)一些關(guān)鍵信號(hào)就需要盡量控制阻抗,做到阻抗匹配,可能的情況下還需要通過(guò)一定的外部端接來(lái)達(dá)到匹配,在拓?fù)浜投私酉盗欣锩嬉呀?jīng)講過(guò)各種端接方法了;此外還需要關(guān)注信號(hào)跨分割的問(wèn)題,信號(hào)跨分割除了阻抗問(wèn)題外,其實(shí)還有就是信號(hào)回流問(wèn)題,說(shuō)到信號(hào)回流,很多人就會(huì)想到EMI的問(wèn)題,對(duì)了,信號(hào)回流路徑變大也是會(huì)產(chǎn)生EMI問(wèn)題的;再有就是串?dāng)_,串?dāng)_就是信號(hào)之間的相互耦合,很多人可能會(huì)直接把它和EMI等同,避免串?dāng)_就需要盡量加大信號(hào)之間的間距,尤其是微帶線(xiàn),另外還需要考慮雙帶狀線(xiàn)之間的串?dāng)_,盡量避免上下層平行走線(xiàn)過(guò)長(zhǎng);還有一些諸如板邊走線(xiàn),沿分割走線(xiàn)等,其實(shí)這些都是些老生常談的話(huà)題,但知易行難,如果在設(shè)計(jì)中有一定的SI知識(shí)并且從SI的角度來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),那么很多EMC相關(guān)的問(wèn)題其實(shí)是可以避免的。
 
PCB設(shè)計(jì)中如何避免EMC問(wèn)題?
 
其次從PI的角度考慮也是避免EMC問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵,把電源設(shè)計(jì)好,你的產(chǎn)品也可以說(shuō)就成功了一半。在電源完整性里面我們會(huì)考慮電源平面阻抗,其中就會(huì)綜合評(píng)估電源的各種電容匹配是否合理,進(jìn)而從整個(gè)頻段來(lái)保證電源網(wǎng)絡(luò)有一條低阻抗的通道,如果某頻段內(nèi)阻抗超標(biāo),在相應(yīng)頻段就會(huì)出現(xiàn)較高的噪聲,此時(shí)EMI問(wèn)題就有可能會(huì)被激發(fā),所以我們就會(huì)采用相應(yīng)頻段的電容來(lái)濾除這些噪聲,前面的文章里我們的小劉有講到EMC與電容,其實(shí)講的就是這個(gè),后續(xù)我們還有更多PI相關(guān)的專(zhuān)題,所以關(guān)于EMC與PI的話(huà)題我們?cè)诖司筒簧婕疤嗔恕?/div>
 
另外就是從疊層、地和濾波的角度來(lái)避免EMC問(wèn)題的發(fā)生。疊層其實(shí)就是提供一個(gè)最基本的信號(hào)框架,在這個(gè)框架內(nèi)需要滿(mǎn)足信號(hào)及電源完整性的各種質(zhì)量要求,當(dāng)然還要能保證可以加工,接下來(lái)就有疊層的專(zhuān)題;地的話(huà)題我們?cè)谏弦黄恼吕锩嬷皇呛苣w淺的重新認(rèn)識(shí)了一下,關(guān)鍵就是我們需要分信號(hào)來(lái)保證信號(hào)的回流和參考,另外就是各種地的分割,最終怎么把分割的地通過(guò)什么方式來(lái)連接,這個(gè)在EMC或者PCB設(shè)計(jì)中是需要注意的,但也是最復(fù)雜的。還有就是濾波,常見(jiàn)的有低通、高通、帶通、帶阻等濾波方式,這些需要根據(jù)不同的需求采用不同的濾波,另外還有不用的濾波器件如饋通濾波器,L型濾波器,Pai型濾波器,T型濾波器,共模濾波器等,采用不同的濾波器件在硬件原理設(shè)計(jì)的時(shí)候有不同的考量。
 
最后就是屏蔽隔離了,因?yàn)楹芏鄷r(shí)候芯片本身的輻射就很大,芯片的輻射是沒(méi)法從板級(jí)上來(lái)消除的,除了采購(gòu)輻射小的芯片或者要求芯片廠(chǎng)商來(lái)保證外,很多時(shí)候就需要用屏蔽罩來(lái)隔離了,如大家經(jīng)常看到手機(jī)上面各大模塊都是用一個(gè)一個(gè)的鐵盒子把芯片包起來(lái),這個(gè)鐵盒子很多時(shí)候不是為了保密需求的(一部分不排除哈),其實(shí)很大一部分原因就是屏蔽及隔離EMI的,這個(gè)就是基于EMC的考量。因?yàn)槲覀兪謾C(jī)上的芯片很多都是射頻信號(hào),一方面它很容易干擾其他信號(hào),另一方面它又很容易被別人干擾,所以這個(gè)時(shí)候就用一個(gè)個(gè)的鐵盒子把他們屏蔽隔離起來(lái),就好像把一些好事份子都單獨(dú)關(guān)起來(lái),大家各玩各的互不影響,這樣也就相安無(wú)事了。
 
前面泛泛說(shuō)了一大堆,無(wú)非也就是通過(guò)源頭來(lái)盡量避免輻射及EMC問(wèn)題的發(fā)生,因?yàn)槲覀兌贾酪霃氐捉鉀Q問(wèn)題,就需要從問(wèn)題的根源出發(fā),而不是頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,EMC問(wèn)題也是一樣的,引起EMC的問(wèn)題是復(fù)雜的,這就需要我們知道問(wèn)題的源頭在哪里,最后對(duì)癥下藥。 
 
 
 
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