您好!欢迎光临深圳市润泽五洲电子科技有限公司,我们竭诚为您服务!

专业一站式SMTPCBA生产工厂

打造电子制造行业领军品牌

服务咨询热线:

13380355860
当前位置:首页>新闻资讯>技术文档 >

如何避免印刷电路板中的电磁干扰 (EMI)

  • 发表时间:2021-06-11 15:29:41
  • 来源:本站
  • 人气:10

如何避免印刷电路板中的电磁干扰 (EMI)

早在手机和互联网出现之前,我们的社交媒体就依赖于好老公民的乐队收音机,或“CB”。仅使用语音,限制性更强,但通过收音机与人们交谈也有点迷人-直到我街上的邻居通电为止。运行比 FCC 允许的功率大得多的功率,他的干扰主导了本地频率,在他关闭之前,您将无法在边缘获得一个字。

有趣的是,经过这么多年,我仍然记得这种干扰是多么令人讨厌,这就是为什么我非常尊重PCB 上电磁干扰或 EMI。除非在设计中采取预防措施,否则电路板可能成为 EMI 的接收者。如果您不采取相同的预防措施,您设计的 PCB 也会与其他电子设备产生 EMI。本文将介绍其中的一些预防措施以及如何避免 PCB 设计中的电磁干扰。

EMI 带来的挑战电子设备之间的电磁干扰的一般影响是显而易见的。无线通信系统被意外广播中断,汽车系统可能出现故障,医疗或其他应用中使用的先进传感器可能无法传输完整或正确的数据。一些娱乐场所将通过要求在表演期间停用无线设备来解决这个问题。在商业航班起飞和降落之前,空乘人员仍然会提出类似的要求。甚至在 CB 收音机的时代,我们就学会了避免让汽车的发动机加速,以减少来自变速箱的发动机噪音。但是 EMI 预防远不止于此,并且有许多不同的设计标准来指定允许或不允许的干扰量:

  • IEC 60601-1-2是一系列标准,用于定义医疗设备在面对 EMI 时的基本性能和安全预期。

  • CISPR 12是一项监管要求,旨在确保当车辆靠近住宅或企业时,汽车的内燃机不会干扰无线通信。

  • CISPR 25确保安装在配备内燃机的车辆上的无线电和其他通信设备的性能。

然而,EMI 问题比汽车中的无线电如何受到影响或无线麦克风是否从其他来源拾取杂散信号要深得多在电路板内部,EMI 会破坏电路板的工作方式。计算机系统依赖于它们的数据和内存信号在处理器和内存设备之间以及板上和板外到它们所连接的外部系统端口的清晰传输。此处的干扰会产生大量背景噪声,提高接地参考电平,从而导致信号在错误状态下被误解。像这样的干扰可能会导致系统出现间歇性问题或彻底故障。接下来,我们将看看是什么导致了印刷电路板上的一些 EMI 挑战。

EMI 原因

虽然电路板上可能有许多不同的 EMI 来源,但以下是一些需要注意的主要来源:

  • 同时开关噪声 (SSN):PCB 上的电路在连接的设备执行其功能时不断开关,这种活动会产生以 EMI 形式辐射的噪声。当大型 CPU 或内存设备上的许多输出都同时切换且方向相同时,同步效果会差很多。

  • 天线:电路板上的大块金属区域可以充当天线并辐射 EMI。这些区域可能包括电路板上的金属平面层、高大的组件、散热器,甚至是安装电路板的系统机箱。

  • 返回路径:当高速传输线没有与足够的参考平面配对以使信号返回时,返回信号将在电路板上徘徊,直到找到返回源的路径。缺乏清晰的返回路径会在电路板上产生大量 EMI。

  • 串扰:电路板上走线太靠近的走线之间发生无意的电磁耦合时,就会发生这种情况更大声或攻击者的信号会压倒较弱的信号,然后它会模仿攻击者的行为,而不是做它应该做的事情。如果走线沿相同方向布线,则 PCB 相邻层上的走线之间可能会发生同样的问题。这里它被称为宽边耦合。

EMI 预防

为防止这些情况发生,请考虑在电路板上实施以下设计技术:

  1. 层堆叠:确保为您的设计使用正确的层和堆叠配置。虽然较少的层数可能会降低电路板的制造成本,但它们可能会导致上面列出的一些挑战。您的电路板将需要足够的参考平面来实现清晰的信号返回路径和设计良好的供电网络来滤除开关噪声。

  2. 元件放置:良好的信号和电源完整性始于在电路板上正确放置元件可能会产生噪声的敏感网络需要尽可能短,具体取决于它们的组件彼此之间的接近程度。高速传输线和电源也是如此。同时,必须在组件之间留出足够的空间来完成所有的走线布线。一定要在尽可能靠近大型 CPU 和内存设备的地方放置大量旁路电容器,以吸收它们的功率尖峰。

  3. 走线:大部分走线将由组件放置的好坏来指导,但这里也有一些要点需要记住。在层上保留高速传输线和受控阻抗线,以便在微带或带状线配置中使用直接参考平面作为信号返回路径和屏蔽。小心分割平面或其他可能阻塞参考平面上清晰返回路径的障碍物。保持布线尽可能短和直接,除非走线必须布线到特定长度。对于电源,保持走线尽可能宽并避免布线中的直角。

许多其他 PCB 设计方法可以帮助控制电路板上的 EMI,您可以在此处找到有关这些方法的更多信息。

关于如何避免电磁干扰的其他帮助

将构建您的电路板的 PCB 合同制造商通常可以为您提供很多帮助来控制电路板设计中的 EMI。例如,防止电路板上 EMI 的最重要方法之一是选择板层堆叠的最佳配置。PCB CM 将拥有丰富的构建不同电路板的经验,并且他们将了解适合您设计的最佳层堆叠计划。