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PCB設計中如何避免EMC問題?

發(fā)布時間:2019-01-07 責任編輯:lina

【導讀】經常有很多人會問EMC相關的問題,比如怎么設計才能避免EMC的問題。首先這是一個系統(tǒng)性的問題,不是那么好回答,尤其是對于聚焦在高速信號這個領域而非EMC專長的高速先生們來說,其實也只能回答個大概,實話實說,在EMC領域我們也還在不斷的學習中,所以這篇文章也只是基于我們對EMC的一些認識,從PCB設計中如何去盡量的避免問題的發(fā)生,其中說得不到位的也請大家批評指正。
 
經常有很多人會問EMC相關的問題,比如怎么設計才能避免EMC的問題。首先這是一個系統(tǒng)性的問題,不是那么好回答,尤其是對于聚焦在高速信號這個領域而非EMC專長的高速先生們來說,其實也只能回答個大概,實話實說,在EMC領域我們也還在不斷的學習中,所以這篇文章也只是基于我們對EMC的一些認識,從PCB設計中如何去盡量的避免問題的發(fā)生,其中說得不到位的也請大家批評指正。
 
在文章的開篇就說過,EMC和SI、PI息息相關,很多時候我們會告訴大家,我們沒法進行EMC仿真,但我們會從板級來盡量避免一些EMC問題的發(fā)生,說白了其實就是盡量保證SI及PI的性能(這是我們的專長),從源頭上來避免EMC問題。
 
首先,關于信號完整性與EMC的關系之前有了解過不少的文章闡述了一些道理,今天我們再來簡單的總結下,SI關注的過沖、反射及串擾,其實就和EMC有直接的關系。信號由于阻抗匹配不好,會發(fā)生各種反射,反射比較大就會有較大的過沖,那么這個過沖的幅值除了對器件的使用壽命有影響外,還會影響到輻射,因為他是輻射的來源,所以在PCB設計上對一些關鍵信號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一定的外部端接來達到匹配,在拓撲和端接系列里面已經講過各種端接方法了;此外還需要關注信號跨分割的問題,信號跨分割除了阻抗問題外,其實還有就是信號回流問題,說到信號回流,很多人就會想到EMI的問題,對了,信號回流路徑變大也是會產生EMI問題的;再有就是串擾,串擾就是信號之間的相互耦合,很多人可能會直接把它和EMI等同,避免串擾就需要盡量加大信號之間的間距,尤其是微帶線,另外還需要考慮雙帶狀線之間的串擾,盡量避免上下層平行走線過長;還有一些諸如板邊走線,沿分割走線等,其實這些都是些老生常談的話題,但知易行難,如果在設計中有一定的SI知識并且從SI的角度來進行設計,那么很多EMC相關的問題其實是可以避免的。
 
PCB設計中如何避免EMC問題?
 
其次從PI的角度考慮也是避免EMC問題的一個關鍵,把電源設計好,你的產品也可以說就成功了一半。在電源完整性里面我們會考慮電源平面阻抗,其中就會綜合評估電源的各種電容匹配是否合理,進而從整個頻段來保證電源網絡有一條低阻抗的通道,如果某頻段內阻抗超標,在相應頻段就會出現(xiàn)較高的噪聲,此時EMI問題就有可能會被激發(fā),所以我們就會采用相應頻段的電容來濾除這些噪聲,前面的文章里我們的小劉有講到EMC與電容,其實講的就是這個,后續(xù)我們還有更多PI相關的專題,所以關于EMC與PI的話題我們在此就不涉及太多了。
 
另外就是從疊層、地和濾波的角度來避免EMC問題的發(fā)生。疊層其實就是提供一個最基本的信號框架,在這個框架內需要滿足信號及電源完整性的各種質量要求,當然還要能保證可以加工,接下來就有疊層的專題;地的話題我們在上一篇文章里面只是很膚淺的重新認識了一下,關鍵就是我們需要分信號來保證信號的回流和參考,另外就是各種地的分割,最終怎么把分割的地通過什么方式來連接,這個在EMC或者PCB設計中是需要注意的,但也是最復雜的。還有就是濾波,常見的有低通、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計的時候有不同的考量。
 
最后就是屏蔽隔離了,因為很多時候芯片本身的輻射就很大,芯片的輻射是沒法從板級上來消除的,除了采購輻射小的芯片或者要求芯片廠商來保證外,很多時候就需要用屏蔽罩來隔離了,如大家經??吹绞謾C上面各大模塊都是用一個一個的鐵盒子把芯片包起來,這個鐵盒子很多時候不是為了保密需求的(一部分不排除哈),其實很大一部分原因就是屏蔽及隔離EMI的,這個就是基于EMC的考量。因為我們手機上的芯片很多都是射頻信號,一方面它很容易干擾其他信號,另一方面它又很容易被別人干擾,所以這個時候就用一個個的鐵盒子把他們屏蔽隔離起來,就好像把一些好事份子都單獨關起來,大家各玩各的互不影響,這樣也就相安無事了。
 
前面泛泛說了一大堆,無非也就是通過源頭來盡量避免輻射及EMC問題的發(fā)生,因為我們都知道要想徹底解決問題,就需要從問題的根源出發(fā),而不是頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,EMC問題也是一樣的,引起EMC的問題是復雜的,這就需要我們知道問題的源頭在哪里,最后對癥下藥。 
 
 
 
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