電磁兼容性EMC,是指PCB設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。PCB設(shè)計(jì)時(shí),一方面要盡可能的減少電磁頻譜的發(fā)射,另一方面則要保護(hù)本設(shè)備免受電磁干擾。電磁干擾源、耦合路徑和接收器,是形成干擾的三個(gè)要素,缺少其中任何一個(gè)都不會(huì)形成干擾。
電磁兼容性設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系,為了進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì),PCB設(shè)計(jì)工程師需要將輻射(從產(chǎn)品中泄漏的射頻能量)減到小,并增強(qiáng)其對(duì)輻射(進(jìn)入產(chǎn)品中的能量)的易感性和抗干擾能力。而對(duì)于低頻時(shí)常見的傳導(dǎo)耦合,高頻時(shí)常見的輻射耦合,切斷其耦合途徑是在PCB設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必應(yīng)該給予充分重視的。PCB抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則有三個(gè):PCB抑制干擾源,切斷干擾傳播路徑,提高敏感器件的抗干擾性能。
1. PCB設(shè)計(jì)抑制干擾源
抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt(數(shù)字器件電壓變化率),di/dt(數(shù)字器件電流變化率)。這是抗干擾設(shè)計(jì)中先考慮和重要的原則,常常會(huì)起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。
2. 切斷干擾傳播路徑
(1)充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好,整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。許多單片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器,以減小電源噪聲對(duì)單片機(jī)的干擾。
(2)注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近,用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來,晶振外殼接地并固定。
(3)電路板合理分區(qū),如強(qiáng)、弱信號(hào),數(shù)字、模擬信號(hào)。盡可能把干擾源(如電機(jī),繼電器)與敏感元件(如單片機(jī))遠(yuǎn)離。
(4)用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離,數(shù)字地與模擬地要分離,后在一點(diǎn)接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此為原則。
3. pcb設(shè)計(jì)中提高敏感器件的抗干擾性能
提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲的拾取,以及從不正常狀態(tài)盡快恢復(fù)的方法。提高敏感器件抗干擾性能的常用措施:
(1)對(duì)于單片機(jī)閑置的I/O口,不要懸空,要接地或接電源。其它IC的閑置端在不改變系統(tǒng)邏輯的情況下接地或接電源。
(2)對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控電路,可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。
(3)在速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機(jī)的晶振頻率和選用低速數(shù)字電路。
(4)IC器件盡量直接焊在電路板上,少用IC座。