七、印制电路板基础-1.pptx

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EMC是“巫巫术”?
为什么一支电电容器不仅仅仅是电容?
为什么电感器器不是电感??
第7章印刷刷电路板基础础
PCB怎样产产生射频能量量
麦克斯韦方程程描述了产生生EMI的根根本原因是时时变电流,对对麦克斯韦方方程的高度概概括可以认为为其方程可以以联合成欧姆姆定律
(时域)
(频域)
式中,V是电电压,I是电电流,R是电电阻;Z是阻阻抗,下标rf表示“关关于射频能量量的分量”
当频率低于数数千赫兹时,,最小阻抗路路径就是最小小电阻路径;;当频率高于于数千赫兹时时,电抗的值值通常就超过过了电阻值R,最小电抗抗路径成为主主导因素
E
低频电路
信号和回流电电流都具有直直接路径的情情况
E
高频电路
回流路径与与源路径的的物理长度度不同,会会由于路径径较长而附附加了额外外的阻抗。。自由空间间的波阻抗抗为377Ω,但在100kHz和1MHz的频频率范围只只要具有很很小的电抗抗就会有超超过377Ω的阻抗抗。因为电流必须回回到源头去去并满足安安培定律,,RF能量量就会经过过可能的最最低阻抗路路径回流,当回流路路径的阻抗抗大于377Ω时,自由由空间就变变成了回流流路径,于于是就发生生了EMI辐射
磁通和磁通通对消
如果RF回回流路径平平行靠近其其相应的流流出线条,,则回流路路径上的磁磁通(顺时时针场)与与源路径上上的磁通((逆时针场场)是方向向相反的,,于是顺时时针磁场和和逆时针磁磁场迭加时时,就得到到了对消的的效果,常用的通通量对消技技术有:
在多层印制制电路板的的情形,可可以采用恰恰当的叠层层安排和阻阻抗控制以以便产生一一个RF回回流像电流流或回流的的地回路
将时钟线条条布放在靠靠近RF回回流路径、、接地平板板(多层PCB时))、地网格格或接地/保护线条条处
将元件塑料料封装内产产生的磁通通引导到零零伏参考系系统
通过降低时时钟或频率率振荡电路路产生的RF驱动电电压来减弱弱线条中的的RF电流流
线条拓扑结结构
两种基本拓拓扑:微带带线和带状状线
图PCB叠层结构举例
微带线
位于PCB的顶层、底层层或其他外外层上的印制线线条
微带线对PCB上产产生的RF能量的抑抑制能力最小
快速时钟和和逻辑信号号的传播采采用微带线线结构
快速信号要要求小电容容耦合和低低的源到负负载的传输输延迟时间间
电容对时钟钟的作用是是减缓数字字信号的边边沿过渡过过程
当两个实体体金属平面面间的耦合合电容较小小时,信号号就传播地地快些
当使用微带带线时,线线条位于PCB外层层,由于没没有顶和底底电路层的的防护作用用,将会向向环境辐射射RF能量量
带状线
位于两个实体平平面层中间间的信号线线层上,这两个个实体层可可以是地电位,也可以是是具有一定定电位的电源平面
带状线加强强了抗RF辐射发射射噪声的特特性,但相相应地减缓缓了传播速速度
仍然会由于于在外层安安装的元件件而产生辐辐射
使PCB顶层上元件件引线电感感最小会减小辐射射发射作用用
当使用双带状线时,,两个布线线层上的线线条是垂直布置的
叠层安排
在设计印制制电路板时时,一个最最基本的问问题是实现现电路要求求的功能需需要多少个个布线层和和电源平面面
最好在PCB上就把把RF能量量抑制下去去,而不是是靠金属机机箱或封闭闭的导电塑塑料盒将RF能量封封闭住
每一个布线线层都与一一个参考的的平面(电电源或地))相邻,而而只有最外外层的微带带线或单层层板的情况况例外,最最外层的微微带线只应应该是低速速线条
对于多层参参考平面的的情形,与与零伏参考考平面邻近近的布线层层比邻近电电源平面的的布线层更更具有高速速信号线条条的特性
单面面板板设设计计::通通常常只只用用于于那那些些不不包包含含周周期期信信号号((时时钟钟))的的产产品品或或者者用用于于模模拟拟信信号号的的仪仪器器和和控控制制系系统统中中
单面面板板PCB一一般般只只用用在在几几百百千千赫赫兹兹工工作作的的情情形形
最便便捷捷的的设设计计单单面面PCB的的方方法法是是由由设设计计电电源源和和接接地地线线开开始始,,然然后后设设计计高高风风险险信信号号((时时钟钟)),,该该信信号号的的线线条条必必须须紧紧靠靠近近接接地地线线条条,,最最后后再再进进行行其其余余线线条条的的设设计计
(1))确确定定沿沿着着最最关关键键电电路路的的信信号号网网络络中中的的电电源源和和接接地地点点
(2))划划分分为为功功能能子子段段布布线线,,考考虑虑敏敏感感元元件件及及其其相相关关的的I/O端端口口和和连连接接器器的的要要求求
(3))将将最最关关键键信信号号网网络络的的所所有有元元件件邻邻近近放放置置
(4))如如果果需需要要有有多多个个接接地地点点,,确确定定这这些些接接地地点点是是否否需需要要连连在在一一起起
(5))布布防防其其余余线线条条,,但但要要记记住住承承载载RF频频段段能能量量多多的的线线条条需需要要采采取取通通量量对对消消措措施施,,同同时时要要注注意意能能确确保保RF回回流流路路径径始始终终是是可可用用的的