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碧空雄鹰的博客

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单层或双层板如何减小辐射?――EMI抑制  

2012-09-29 16:59:55|  分类: 电磁兼容 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一般设计人员对多层线路板的优点主要认识两点,一是可以增加布线密度,二是可以使传输的阻抗稳定。实际上,多层线路板另一个大优点是可以减小线路板的电磁辐射,提高线路板的搞干扰能力。
多层线路板减小了信号环路面积:在多层线路板的应用中,毫无例外地专门用两层做电源和信号地线。这样,信号线与地线之间距离仅为线路板层间距离。因为高频电路总是选择环路面积最小的路径流动,因此,实际的电流总是在信号线正下方的地线面上流动。这样,自然就形成了最小的信号环路面积。从而减小了差模辐射。低频信号虽然不一定走最小环路面积的路径,但是,低频信号的差模辐射较低小。况且,在许多电路兼容标准中对30MHz以下的辐射发射没有限制。
说明1:四层线路板通常将电源和地线放在中间两层,这样有以下好处:
1、 便于维护。
2、 两层信号走线之间的串扰小。
3、 电源层和地线层之间的距离较小,因此阻抗很小,适合于电源噪声解耦。
如果将地线和电源线层放在外边,将信号线夹在中间,从减小辐射的角度可能会有些好处,但是下面的缺点使这种方法很少使用:
1、 无法对走线进行维护、修理。
2、 两个信号层上的走线必须垂直,否则会发生较严重的串扰。
3、 不利于使用表面安装器件。
4、 降低了信号线的阻抗,增加了电路负荷。
说明2:如果线路板上有模拟电路和数字电路,它们的地线面要分开,但要在同一层地线面上划分,而不要用两层分别做地线,因为两层地线面之间的耦合很严重。
出于成本考虑,在一般民用设备中都使用单层或双层印刷线路板。随着数字脉冲电路广泛应用,单层板和双层板的电磁兼容问题越来越突出。造成这种现象的主要原因就是因是信号回路面积过大,不仅产生了较强的电磁辐射,而且使电路对外界干扰敏感。要改善线路的电磁兼容性,最简单的方法是减小关键信号的回路面积。
关键信号:从电磁兼容的角度考虑,关键信号主要指产生较强辐射的信号和对外界敏感的信号。能够产生较强辐射的信号一般是周期性信号,如时钟或地址的低位信号。对干扰敏感的信号是指那些电平较低的模拟信号。
减小回路面积的方法:一种简单的方法是在关键信号线边上布一条地线,这条地线应尽量靠近信号线。这样就形成了较小的回路面积,减小差模辐射对外界干扰的敏感度。当信号线的旁边加一条地线后,就形成了一个面积最小的回路,信号电流肯定会取道这个回路,而不是其它地线路径。
如果是双层线路板,可以在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地线,一线尽量宽些。这样形成的回路面积等于线路板的厚度乘以信号线的长度。
另外,双层板应毫无例外地使用地线网格,以减小地线的阻抗。当使用了地线网格后,信号线的邻近总会有一条地线,形成较小的回路面积。并且在布线时,应尽量使关键线靠近地线。只有对特别关键的线(产生很强辐射或特别敏感)。才需要在紧靠信号线的地方设置地线。
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