PCB设计中EMC的旁路和去耦设计

PCB设计中EMC的旁路和去耦设计

旁路和去耦设计

旁路是指从组件或电缆传输不需要的共模射频能量。 旁路电容的主要作用是产生交流分量，以消除进入敏感区域的不必要的能量。 去耦是指在元件切换过程中去除高频元件进入配电网络的射频能量。 去耦电容的主要作用是为元件提供局部直流电源，从而减少开关噪声在板上的传输，并将噪声引导到地。

电容的选择

选择旁路和去耦电容时，可以通过逻辑级数和所使用的时钟速度计算出所需电容的自谐振频率，并根据频率和电路中的容抗来选择电容值。 封装尺寸尽量选择引线电感较低的SMT电容，而不是通孔电容。 另外，产品设计中常采用并联去耦电容，以提供更大的工作频段，减少接地不平衡。 在并联电容系统中，当工作频率高于自谐振频率时，大电容呈现感性阻抗，并随着频率的增加而增大； 小电容为容性阻抗，随着频率的增加而减小，整个电容电路的阻抗比单个电容的阻抗小。

旁路电容配置

旁路电容一般用作高频旁路器件，以降低电源模块瞬态供电的要求。 一般来说，铝电解电容和钽电容比较适合做旁路电容。 它们的电容值取决于PCB板瞬态电流的要求，一般在10-470LF范围内。 若PCB板上集成电路、高速开关电路及引线较长的电源较多，应选用大容量的电容器。

去耦电容配置

(1)电源输入端接10~100LF电解电容。 如果可以的话最好连接100LF以上；

(2)原则上每个集成电路芯片应配置一个0.01pF的陶瓷片式电容器。 若印制板间隙不足，可每4~8个芯片布置一个1~10pF钽电容；

(3)对于抗噪声性能较弱、关断时电源变化较大的器件，如RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接连接去耦电容；

(4)电容器引线不宜过长，特别是高频旁路电容器不得有引线；

(5)由于印刷电路板上有接触器、继电器、按钮等元件，工作时会产生较大的火花放电，必须采用RC电路吸收放电电流。 一般R为1~2K，C为2.2~47LF；

(6)CMOS输入阻抗较高，易受感应影响，因此使用时应将未使用端接地或接正电源。

混合信号电路板设计

了解电流返回地的路径和模式是优化混合信号电路板设计的关键。 我们不仅要考虑信号电流流向哪里，还要忽略电流的具体路径。 如果地线层必须分开，必须从分开的间隙走线，可以在分开的地之间进行单点连接，形成两个地之间的连接桥，然后再通过该连接走线。 桥。 这样，可以在每条信号线下方提供直流返回路径，从而形成的环路面积很小。 混合信号PCB设计过程中应注意以下几点：

(1)将PCB分为独立的模拟部分和数字部分，实现模拟和数字供电的划分，A/D转换器跨分区放置；

(2)不要分割地面。 统一铺设在电路板模拟部分和数字部分下方；

(3)在电路板的所有层中，数字信号只能在电路板的数字部分布线，模拟信号只能在电路板的模拟部分布线；

(4)布线不得跨越分割电源平面之间的间隙，必须跨越分割电源平面之间间隙的信号线应位于邻近大面积的布线层上；

(5) 分析回流地电流的实际流动路径和模式；

(6)采用正确的布局和布线规则。

总之，随着电子产品的复杂化、高速化、集约化，对PCB板的设计要求越来越高，尤其是电磁兼容的设计问题越来越突出。 解决电磁兼容的关键问题是电源、地、旁路、去耦和混合信号电路的合理设计。