線路板設計的核心內容是減小信號電流的回路面積,降低地線上的共模電壓,對強輻射源電路進行局部的屏蔽。對于有金屬屏蔽機箱的設備,線路板的電磁輻射對于輻射騷擾發射試驗并不重要,但是對于沒有良好屏蔽的設備,線路板的設計直接關系到是否能夠通過騷擾發射試驗,特別是一些很難屏蔽的場合,如顯示屏,線路板的設計更加重要。
線路板的設計重點內容如下:
(1)包含數字電路的線路板盡量使用多層線路板,設計地線面與電源線面。多層線路板能夠自動為高頻脈沖信號提供最小的回路面積,地線面和電源線面具有很低的阻抗,能夠降低地線和電源線噪聲,改善電纜上的共模電流發射。
(2)地線面上避免有長縫隙。長縫隙上如果有高頻信號線,縫隙就截斷了信號返回電流的路徑,使回路面積增加。
(3)使用雙面板設計數字電路時,應該兩面同時鋪地銅,上下面通過過孔連接形成網格地。實驗表明,這種網格地的地線噪聲電壓接近地線面的效果。對于降低電纜上的共模電流十分有效。
(4)芯片旁邊的儲能電容與所供電的芯片之間的供電回路面積最小。這個回路中包含了較大的高頻電流,是比較重要的輻射源,因此要控制這個回路的面積。
(5)濾波電容的引線盡量短。電容的引線上的寄生電感是降低電容高頻濾波效果的重要因素,縮短引線長度就是減小引線電感,對于提高電容的濾波效果十分重要。
(6)保持時鐘線的回路面積最小。時鐘信號是最主要的騷擾發射源,輻射騷擾源發射超標都與時鐘信號有關,要控制時鐘信號的電流回路面積,而不是簡單地控制時鐘信號線的長度,雖然兩者經常是相關的。
(7)I/O端口的濾波電路盡量靠近機箱上的I/O接插件。I/O端口濾波器對于改善電磁兼容特性十分有利,但是濾波電路的安裝方式十分重要,必要時對I/O端口濾波電路進行適當屏蔽會有意想不到的好處。
(8)I/O端口設計干凈地,并將其通過最低的阻抗連接到設備的導電外殼。I/O端口上的地線電壓會導致電纜上的共模電流,減小地線電壓的方法就是使I/O端口的地線上沒有信號電流流過,這就是干凈地。只有將這塊干凈地連接到設備的導電外殼上,才能夠徹底消除共模電壓。
(9)所有外部的信號連接線電纜設計在線路板的同一側。線路板上的地線電壓是不可避免的。也就是說共模電壓是不可避免的,當在線路板上的不同側連接電纜,就構成了一個電偶極子天線,具有很高的輻射效率。將電纜集中在一側,構成了輻射效率較低的單極子天線。如果能再將線路板I/O端口部位的地線與機殼連接起來,就可以進一步降低輻射。
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