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PCB設計中預防EMC問題的接地技巧

發布時間 :2016-05-17 09:52 閱讀 :585 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
        在PCB設計中為了保證設計的合理科學性,需要考慮很多的因素,不同的環境需要考慮不同的因素。在PCB布線時應該要注意EMC的抑制,因為分布電容是隨時存在的。下面就簡單介紹一下PCB設計中預防EMC問題的接地技巧。
接地的含義
電子設備的“地”通常有兩種含義:一種是“大地”(安全地),另一種是“系統基準地”(信號地)。接地就是指在系統與某個電位基準面之間建立低阻的導電通路。“接大地”就是以地球的電位為基準,并以大地作為零電位,把電子設備的金屬外殼、電路基準點與大地相連接。
接地的分割與匯接
接地是抑制電磁干擾、提高電子設備EMC性能的重要手段之一。正確的接地既能提高產品抑制電磁干擾的能力,又能減少產品對外的EMI發射。
把接地平面與大地連接,往往是出于以下考慮:
A、提高設備電路系統工作的穩定性;
B、靜電泄放;
C、為工作人員提供安全保障。
接地的目的
A、安全考慮,即保護接地;
B、為信號電壓提供一個穩定的零電位參考點(信號地或系統地);
C、屏蔽接地。
基本的接地方式
電子設備中有三種基本的接地方式:單點接地、多點接地、浮地。
單點接地
單點接地是整個系統中,只有一個物理點被定義為接地參考點,其他各個需要接地的點都連接到這一點上。
單點接地適用于頻率較低的電路中(1MHZ以下)。若系統的工作頻率很高,以致工作波長與系統接地引線的長度可比擬時,單點接地方式就有問題了。當地線的長度接近于1/4波長時,它就象一根終端短路的傳輸線,地線的電流、電壓呈駐波分布,地線變成了輻射天線,而不能起到“地”的作用。
為了減少接地阻抗,避免輻射,地線的長度應小于1/20波長。在電源電路的處理上,一般可以考慮單點接地。對于大量采用的數字電路的PCB,由于其含有豐富的高次諧波,一般不建議采用單點接地方式。
多點接地
多點接地是指設備中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引線的長度最短。
多點接地電路結構簡單,接地線上可能出現的高頻駐波現象顯著減少,適用于工作頻率較高的(>10MHZ)場合。但多點接地可能會導致設備內部形成許多接地環路,從而降低設備對外界電磁場的抵御能力。
在多點接地的情況下,要注意地環路問題,尤其是不同的模塊、設備之間組網時。地線回路導致的電磁干擾:
理想地線應是一個零電位、零阻抗的物理實體。但實際的地線本身既有電阻分量又有電抗分量,當有電流通過該地線時,就要產生電壓降。地線會與其他連線(信號、電源線等)構成回路,當時變電磁場耦合到該回路時,就在地回路中產生感應電動勢,并由地回路耦合到負載,構成潛在的EMI威脅。
浮地
浮地是指設備地線系統在電氣上與大地絕緣的一種接地方式。
由于浮地自身的一些弱點,不太適合一般的大系統中,其接地方式很少采用。
關于接地方式的一般選取原則:
對于給定的設備或系統,在所關心的最高頻率(對應波長為)入上,當傳輸線的長度L〉入,則視為高頻電路,反之,則視為低頻電路。根據經驗法則,對于低于1MHZ的電路,采用單點接地較好;對于高于10MHZ,則采用多點接地為佳。對于介于兩者之間的頻率而言,只要最長傳輸線的長度L小于/20 入,則可采用單點接地以避免公共阻抗耦合。
對于接地的一般選取原則如下:
(1)低頻電路(<1MHZ),建議采用單點接地;
(2)高頻電路(>10MHZ),建議采用多點接地;
(3)高低頻混合電路,混合接地。


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