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      PCB抄板中EMC設計對元器件的要求

          EMC設計即電磁兼容性設計,是指電子設備或系統在規定的電磁環境下,不因電磁干擾而降低性能指標,同時它們本身產生的電磁輻射不大于限定的極限電平,不影響其它系統的正常運行,并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠工作的目的。在對已有電子實物進行PCB抄板逆向設計的時候,EMC分析必不可少,其中元器件的選用和布局對EMC的影響也很大。因此,在進行PCB抄板EMC設計時,必須要著重考慮元器件的選用和布局問題。專業抄板公司wy計算機在多年的抄板經驗中總結了一下幾個注意要點:

      1. 元器件的選用

      1.1無源元件(主要指電阻和電容)的選擇

         無源元件的選擇是影響PCB電磁兼容性的主要因素之一。由于每一種元件都有它各自固有的特性,在使用時必須進行正確的選擇,才能在電路里發揮其應有的作用。目前使用的元件從結構上都可以分為有引腳和無引腳兩種封裝,有引腳元件在高頻時產生的寄生電感大約是1nH/mm/引腳,引腳的末端電容大約有4pF,而無引腳元件的寄生電感大約是0.5nH,末端電容大約是0.3pF。因此,從電磁兼容的角度看,無引腳的表貼元件的抗干擾效果要好得多。片式電阻和電容由于其低的寄生參數,在高頻時應當是首選。

      1.2 集成電路的選擇

         因為數字器件的邊沿速率是大多數PCB板中產生射頻能量的重要原因,所以在數字電路中,只要能完成系統功能,盡量使用邊沿速率低的器件。以74系列的芯片為例,74系列芯片的選擇見表1。

                     表1   74系列的芯片的選擇

      器作

      上升沿(下降沿)時間

      諧波量范圍

      電磁干擾頻譜范圍

      74HC系列

      1315ns

      24MHz以內

      240MHz

      74HCT系列

      515ns

      64MHz以內

      640MHz

      74F系列

      1.51.6ns

      212MHz以內

      2100MHz

         由表1可知,如果用74F系列代替74HC系列極有可能產生很大的、頻譜很寬的電磁輻射。

         關于封裝的問題,應當首選表貼器件。這是因為表貼器件有更小的安裝面積和更低的安裝位置,因而有更好的電磁兼容性。假如一種電路有幾種表貼封裝,那么應當選擇VCCGND最靠近的一種,這樣去耦的效果最好。

      2.元器件的布局

         所謂布局就是把電路圖上所有的元器件都合理地安排到有限面積上。元器件的位置安排必須同時兼顧到布線的布通率和電氣性能的最優化,顯然布局的合理程度直接影響布線的成功率,以及今后的生產工藝和造價等多方面因素。這種兼顧往往是對設計師的水平和經驗的挑戰。

      2.1確定PCB的尺寸

         (1)板層的確定。在雙面板上電源線和地線平行布放時可以形成一個PCB電容,可以達到去耦(即防止器件的信號耦合到電源)的效果;而在多層板中電源面和接地面形成一個PCB電容,它等效于一個均勻分布在整個板上的去耦電容,去耦效果遠遠大于雙面板,沒有一個單獨的分立元件的電容有這個優良的特性。如果單從電磁兼容性設計方面考慮,多層板(4層、6層及8層)方案在尺寸、噪聲和性能方面比雙面板具有明顯優勢,經濟能力允許的話采用多層板可以減小電源與地的容生電感。

         (2)面積的確定。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小,則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。所以當空間位置較富余時應盡量選擇小面積的PCB,但還要充分考慮到元器件的散熱和鄰近走線易受干擾等因素。電路板的最佳形狀為矩形,長寬比為3243。電路板面尺寸大于200mm×150mm時.應考慮電路板所受的機械強度。

      2.2確定特殊元器件的位置

         為了滿足PCB板的電磁兼容性要求,元器件在PCB上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題,特別是一些特殊元器件。盡可能縮短高頻元器件之間的連線,設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。質量超過15g的元器件、應當用支架加以固定,然后焊接。發熱量多的元器件,應考慮散熱問題。熱敏元件應遠離發熱元件。

      2.3根據電路的功能單元對電路的全部元器件進行布局

         (1)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。

         (2)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上。盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。

         (3)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產。

         4位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。


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