PCB電磁設(shè)計論文.docx

PCB電磁兼容設(shè)計論文姓名：班級：學(xué)號：接地設(shè)計 接地的概念首次用在電話的設(shè)計開發(fā)中，從1881年初開始才用單根電纜為信號通道，大地為公共回路?，F(xiàn)在許多的接地方法多事來源于過去成功的經(jīng)驗。地線設(shè)計是印制電路板中不可忽視的問題，往往也是難度最大的一項設(shè)計。地主要為電路的基準(zhǔn)電壓、大地或是金屬外殼。電路和設(shè)備最基本的要求之一。接地是也是EMC設(shè)計的重要措施，是保證產(chǎn)品安全可靠工作的必要條件。地線設(shè)計時應(yīng)分成不同的系統(tǒng)地、機殼地、數(shù)字地、模擬地等，分地的目的在于防止共地線阻抗偶和干擾。但并不是完全地隔離，沒有任何電氣連接。各地線再適合的位置，還是要有單點的電氣連接，保持的面的連續(xù)性。 地線不僅作為電位基準(zhǔn)點的等電位點，還可以作為信號的低阻抗回路。它的電位并不是恒定的，地線上最常見的干擾就是地環(huán)路電流導(dǎo)致的地環(huán)路干擾即由于地線阻抗的存在，當(dāng)大電流流過地線時，會產(chǎn)生很大地電位差。如兩大功率電器由于電路的不平衡性每根導(dǎo)線電流不同，形成差模電壓，構(gòu)成環(huán)路干擾。這種干擾主要是由電纜與地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的。公共阻抗干擾是當(dāng)多個電路共用一段地線時，由于地線阻抗的影響，一個電路的地電位會受另一個電路工作電流的限制，同時，一個電路的信號也會耦合進入另一個電路，形成公共阻抗干擾。最后是地線電磁干擾即地線的實質(zhì)是信號回流源的低阻抗路徑。由于地線的阻抗不為零，引起地線各點電位差的形成。從而造成電路的誤動作，形成地線干擾。而地線阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的，頻率越高，阻抗越大，這也是造成電磁干擾的主要因素。因此，減少這些干擾重點在于盡可能減小地線的阻抗。對于數(shù)字電路尤為重要。接地在電磁兼容中的影響主要表現(xiàn)為地系統(tǒng)偏離零電位過大造成的干擾電壓、傳輸線路始端和終端的地線噪聲等。因此，在數(shù)字電子設(shè)備的抗干擾對策上，電源噪聲和接地阻抗成為電磁干擾主要的研究對象，合理進行電源和地線的設(shè)計和布局成為解決EMC問題的關(guān)鍵途徑。為減小接地在電磁兼容中的影響可以根據(jù)以下設(shè)計原則：由于地層的布局和引線同樣是電路板設(shè)計的關(guān)鍵，它們會直接影響到電路板的寄生參數(shù)，存在降低系統(tǒng)性能的隱患。猶如在RC電路設(shè)計中沒有唯一的接地方案，設(shè)計中可以通過幾個途徑達到滿意的性能指標(biāo)?？梢詫⒌仄矫婊蛞€分為模擬信號地和數(shù)字信號地，還可以隔離大電流或功耗較大的電路。根據(jù)以往估板的一些設(shè)計者的經(jīng)驗得知，在四層板中使用單獨的接地層可以獲得較好的結(jié)果。用地層將RF部分與其它電路隔離開，可以避免信號間的交叉干擾。電路板的第二層通常作為地平面，第一層用于放置元件和RF引線。接地層確定后，將所有的信號地以最短的路徑連接到地層，通常用過孔將頂層的地線連接到地層，但是需要注意的是，過孔呈現(xiàn)為感性。過孔的物理模型為過孔精確的電氣特性模型，如果我們采用上述所討論的地線布局技術(shù)，可以忽略寄生電容。一個1.6mm深、孔徑為0.2mm的過孔具有大約0.75nH的電感，在2.5GHz/5.0GHz WLAN波段的等效電抗大約為12/24。因此，一個接地過孔并不能夠為RF信號提供真正的接地，對于高品質(zhì)的電路板設(shè)計，應(yīng)該在RF電路部分提供盡可能多的接地過孔，特別是對于通用的IC封裝中的裸露接地焊盤。不良的接地還會在接收前端或功率放大器部分產(chǎn)生輻射，降低增益和噪聲系數(shù)指標(biāo)。還需注意的是，接地焊盤的不良焊接會引發(fā)同樣的問題。除此之外，功率放大器的功耗也需要多個連接地層的過孔。據(jù)了解在pcb電磁兼容設(shè)計中一些接地方式是不正確的如：(1)一些用戶使用三芯插座(頭)時，只在插座的左端接零線，右端接相線，接地端空著不用;有的用戶將插座里的相、零線接反。這在電器設(shè)備正常時雖然沒什么影響，但失去了安全保護作用，電器設(shè)備一旦漏電，就有可能發(fā)生觸電事故。 (2)插座的接地端直接與接零端相連。這樣做實際是將工作零線兼作保護零線使用，但這種接線方式如果遇到相、零線接反，工作零線上串有熔斷體、刀閘等設(shè)備，零線一旦斷開時，將是非常危險的。因此，保護接地線絕對不能與零線共用。 (3)有的用戶在地面插一根鐵絲或鋼筋，也不管接地電阻是否合適，就用一根導(dǎo)線將其接到電冰箱、洗衣機等家用電器的金屬外殼上。這些都是不符合要求的。 (4)高層住宅的用戶甚至用自來水管或燃氣管道做接地體，這種做法相當(dāng)危險。因為自來水管和燃氣管道的表面都涂有防腐涂料，另外，自來水管道的各連接處都用塑料生料帶做了密封處理，有的自來水管道地下部分采用的是PVC管，而這些都是不良導(dǎo)體，根本沒有安全保障。用燃氣管道做接地體，如果發(fā)生事故，后果將不堪設(shè)想。 為確保人身安全和電器設(shè)備正常使用，供電部門要提供質(zhì)量穩(wěn)定的配電網(wǎng)絡(luò)和一套安全可靠、快速靈敏的設(shè)備保護裝置;施工部門要有一支技術(shù)過硬的施工隊伍;電器設(shè)備生產(chǎn)廠家要提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和完善的服務(wù);用戶也要掌握一定的安全用電常識并樹立起強烈的自我保護意識。只有各方面一起努力，才會在我們的日常生活中使電器設(shè)備得到充分、有效和安全的使用。 地線的電磁兼容設(shè)計處理主要包括：(1)為了減少地環(huán)路干擾必須想辦法消除環(huán)路電流的形成，具體可以采用光隔離器、變壓器、共模扼流圈切斷地環(huán)路電流的形成或者采用平衡電路消除環(huán)路電流等。(2)為了消除公共阻抗的耦合，可減小公共地線部分的阻抗，加粗地線或?qū)Φ劁併~處理；另一方面可以通過適當(dāng)?shù)慕拥胤绞奖苊庀嗷ジ蓴_，比如并聯(lián)單點接地或串并聯(lián)混合單點接地，徹底消除公共阻抗。(3)數(shù)字地和模擬地要分開，并單獨設(shè)置模擬地和數(shù)字地。低頻電路為防止串?dāng)_，地線應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線要短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積鋪銅加以屏蔽。(4)對于多層扳，應(yīng)專門設(shè)置地線層。(5)印制板導(dǎo)線的電感與長度和長度的對數(shù)成正比，與寬度的對數(shù)成反比，為減少地線的電感，應(yīng)盡量減小導(dǎo)線的長度。我們在電子設(shè)備里相關(guān)電纜的接地設(shè)計常用的信號電纜有3種基本形式，即雙絞線、同軸線電纜和扁平帶狀電纜。1：對雙絞線來說，頻率低于100kz時非常有用，在高于1MHZ后，雙絞線的損耗明顯增大。雙絞線有屏蔽的與非屏蔽的兩種。2：同軸電纜，大多數(shù)的屏蔽電纜都是用金屬編織層來屏蔽的，但是編織層的不致密回事屏蔽效果變差。3：帶狀電纜：它在個人電腦里與用途不廣泛，在大型通信系統(tǒng)里也用用用，主要是解決總線傳輸問題，因為帶狀電纜為非屏蔽的，因此使用的場合有要求，不能用在惡劣的電磁環(huán)境中，也不能用于高速系統(tǒng)中。帶狀電纜的使用中遇到的主要是信號與地線的分配問題。合理分配帶狀電纜的地線，有助于系統(tǒng)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠。地線的干擾問題是PCB電磁兼容設(shè)計中必須慎重考慮并解決的關(guān)鍵問題，它與PCB電路板的性能有著密切的聯(lián)系但它只是電磁兼容設(shè)計中的一部分。在EMC設(shè)計中，還要考慮反射噪聲、串?dāng)_噪聲、輻射發(fā)射噪聲、退耦電容、元件布局和其他工藝技術(shù)問題等因素的影響和干擾。通常，采用以上的抗干擾措施，可大大地消除電源和地線的電磁干擾，但