线路板设计的核心内容是减小信号电流的回路面积,降低地线上的共模电压,对强辐射源电路进行局部的屏蔽。对于有金属屏蔽机箱的设备,线路板的电磁辐射对于辐射骚扰发射试验并不重要,但是对于没有良好屏蔽的设备,线路板的设计直接关系到是否能够通过骚扰发射试验,特别是一些很难屏蔽的场合,如显示屏,线路板的设计更加重要。
线路板的设计重点内容如下:
(1)包含数字电路的线路板尽量使用多层线路板,设计地线面与电源线面。多层线路板能够自动为高频脉冲信号提供最小的回路面积,地线面和电源线面具有很低的阻抗,能够降低地线和电源线噪声,改善电缆上的共模电流发射。
(2)地线面上避免有长缝隙。长缝隙上如果有高频信号线,缝隙就截断了信号返回电流的路径,使回路面积增加。
(3)使用双面板设计数字电路时,应该两面同时铺地铜,上下面通过过孔连接形成网格地。实验表明,这种网格地的地线噪声电压接近地线面的效果。对于降低电缆上的共模电流十分有效。
(4)芯片旁边的储能电容与所供电的芯片之间的供电回路面积最小。这个回路中包含了较大的高频电流,是比较重要的辐射源,因此要控制这个回路的面积。
(5)滤波电容的引线尽量短。电容的引线上的寄生电感是降低电容高频滤波效果的重要因素,缩短引线长度就是减小引线电感,对于提高电容的滤波效果十分重要。
(6)保持时钟线的回路面积最小。时钟信号是最主要的骚扰发射源,辐射骚扰源发射超标都与时钟信号有关,要控制时钟信号的电流回路面积,而不是简单地控制时钟信号线的长度,虽然两者经常是相关的。
(7)I/O端口的滤波电路尽量靠近机箱上的I/O接插件。I/O端口滤波器对于改善电磁兼容特性十分有利,但是滤波电路的安装方式十分重要,必要时对I/O端口滤波电路进行适当屏蔽会有意想不到的好处。
(8)I/O端口设计干净地,并将其通过最低的阻抗连接到设备的导电外壳。I/O端口上的地线电压会导致电缆上的共模电流,减小地线电压的方法就是使I/O端口的地线上没有信号电流流过,这就是干净地。只有将这块干净地连接到设备的导电外壳上,才能够彻底消除共模电压。
(9)所有外部的信号连接线电缆设计在线路板的同一侧。线路板上的地线电压是不可避免的。也就是说共模电压是不可避免的,当在线路板上的不同侧连接电缆,就构成了一个电偶极子天线,具有很高的辐射效率。将电缆集中在一侧,构成了辐射效率较低的单极子天线。如果能再将线路板I/O端口部位的地线与机壳连接起来,就可以进一步降低辐射。
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