印制電路板上的電磁干擾及抑制(一)

1、印制電路板上的電磁干擾及抑制 （一）摘要印制電路板上的電磁干擾主要是電源布線和信號(hào)布線產(chǎn)生的。抑 制電源布線產(chǎn)生的干擾的主要方法有電源平面法、共地平面法和電源 母線法；抑制信號(hào)布線產(chǎn)生的干擾的主要方法是增大信號(hào)線之間的距 離，減小信號(hào)線與地之間的距離。同時(shí)，設(shè)計(jì)印制電路板還應(yīng)遵循一 定的抗干擾原則。關(guān)鍵詞 印制電路板；電磁干擾；抑制Abstract ： Electromagneticintergerenceandsuppressionofplatedcircuitspanelismainly producedbythepowerwiringandthesignalwiring.Themainm

2、ethodsthatprod ucethedisturbancebythesuppressionofpowerwiringarethepowerplanelaw ， altogetherhorizonlawandpowergeneratrixlaw.Andthemainmethodsofcontr ollingthedisturbancebytheblanketingwiringaretoincreasethedistanceofthe holdingwiresandtoreducethedistancebetweentheholdingwiresandground. Atthesametim

3、e ， thedesignofplatedcircuitboardalsoshouldfollowcertainanti-interferencepri nciple.Keywords：printedcircuitpanel ；electromagneticinterference；suppression 印制電路板是電子線路中電子元件的支托部件，它提供了電路中元器 件之間的電氣連接。隨著電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，電子系統(tǒng)特別是高頻 電路中邏輯和系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的迅速提高和信號(hào)邊沿不斷變得陡峭，由 此產(chǎn)生的電磁干擾 （通常稱為噪聲 ）越來越突出， 抗干擾問題越來越引起 人們的重視。而抑制電磁干擾應(yīng)從電子

4、產(chǎn)品制作的初級(jí)階段開始，從 印制電路板的布線制作著手。印制電路板的布線設(shè)計(jì)，既要考慮減少 電子系統(tǒng)的電磁干擾，又要做到提高電子系統(tǒng)抗干擾的能力，防止電 磁干擾的吸收和傳遞，即需做到電磁兼容 11。本文主要討論在印制電路板的布線設(shè)計(jì)中電源布線和信號(hào)布線的電磁 干擾問題。若兩種布線設(shè)計(jì)不好，電磁干擾將直接影響著自身或別的 電子設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能， 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使人們的生命財(cái)產(chǎn)受到威脅。1 電源布線產(chǎn)生的電磁干擾及干擾的抑制1.1 電源布線產(chǎn)生的電磁干擾 電源布線會(huì)產(chǎn)生分布電容、分布電感、分布電阻。印制電路板上供電 電源通常為直流電源，供電的主要目的是為印制電路板上的每個(gè)用電 元器件提供一個(gè)準(zhǔn)確的電

5、壓。而電源所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載常具有瞬態(tài)變化的 特性，受分布阻抗的影響，負(fù)載電壓或電流的瞬態(tài)變化會(huì)引起電源電 壓或電流發(fā)生瞬態(tài)變化，這如同在電源的負(fù)載端接上一個(gè)瞬態(tài)變化的 信號(hào)源。特別是在高頻，有的器件工作在數(shù)字開關(guān)狀態(tài)，這一現(xiàn)象更 為突出。這樣電源布線既含有直流電壓，又含有瞬態(tài)變化的電壓 （稱為 寄生電壓 ），瞬變電壓會(huì)產(chǎn)生高次諧波，其都是產(chǎn)生電磁干擾的主要來 源 281-82。在高頻時(shí)，電源布線可被看成傳輸線 341 ，電源布線某點(diǎn) 上的干擾電壓或電流在分布電容和分布電感的相互作用下產(chǎn)生振蕩， 影響電路的穩(wěn)定工作。目前在電子、電器、信息領(lǐng)域應(yīng)用較多的開關(guān)電源具有節(jié)能和高效的 優(yōu)勢，開關(guān)電源向著高頻

6、化、小型化發(fā)展，應(yīng)用日趨廣泛。但開關(guān)電 源中功率管在高壓下以高頻開關(guān)方式工作。 高頻開關(guān)和電流接近方波， 這些方波信號(hào)中含有豐富的高次諧波噪聲。開關(guān)電源的高頻器件在通 斷時(shí)，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰振蕩波， 通過分布電容向空間輻射 273。 同時(shí)與電源一起工作的整流二極管也會(huì)產(chǎn)生高頻干擾，一般離電源較 近，容易通過直流輸出線向外輻射電磁干擾。電源布線同時(shí)也是電磁干擾的接收器，外來的干擾噪聲也會(huì)耦合到電 源布線中，通過傳導(dǎo)，傳給所連接的電子器件。1.2 電源布線的防干擾措施 電源布線可采取以下抗干擾措施：1.2.1 電源平面法 利用印制電路板的一層作為電源平面層，至少有一層作為地平面，每 一層只能

7、提供一種電源電壓，通過印制電路板上的過孔將電源電壓引 到器件上。這種做法使電源布線分布阻抗非常小，電路壓降小，器件 上能得到穩(wěn)定的直流電壓 283。同時(shí)平面間靠得很近，能較好地抑制 電場耦合。且電源平面往返電流大小相等，磁場干擾能抵消。但這種 布線成本高，多用在高速系統(tǒng)中， 若需幾種電壓，將需增加平面層數(shù)， 成本更高。1.2.2 共地平面法 這個(gè)地作為電源及電子器件的公共地，高頻布線設(shè)計(jì)中，電流的返回 路徑對系統(tǒng)的影響比較大，由于是平面地，電源及所有信號(hào) (包括發(fā)送 和接收)返回路徑的附加阻抗非常小，壓降可忽略，各器件上就能得到 穩(wěn)定的電源電壓。同時(shí)，所有的電源去線與信號(hào)線都與平面地成鏡像 關(guān)

8、系，形成的電流也是鏡像電流，電磁干擾耦合得到較好地抑制。1.2.3 電源母線法 這種布線設(shè)計(jì)可分別提供幾種電壓。布線的條數(shù)由器件的多少而定。 這種布線比上述兩種布線方法抗電磁干擾能力稍差，但成本小。這種 布線要達(dá)到以下要求：(1) 布線要寬。(2) 加去耦電容。這種電容起到旁路濾波的作用。要在電源的輸入端并 聯(lián)較大的和較小的濾波電容。在高頻時(shí)，實(shí)際的電容器相當(dāng)于帶通濾 波器，它可等效為電感、電阻和電容的串聯(lián)，較大的和較小的電容并 聯(lián)使用，目的是增加旁路濾波的帶寬。同時(shí)，在每一個(gè)有源器件的電 源引腳與地之間也要并聯(lián)一個(gè)電容器，容量一般在 0.01 F0.1 ，F(xiàn)這 個(gè)并聯(lián)電容相當(dāng)于噪聲濾波器，能濾掉高頻諧