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Case 产品设计
说明: PCB是电子产品最基本的部件,也是绝大部分电子元器件的载体。当一个产品的设计完成后,可以说其核心电路的骚扰和抗扰特性就基本已经确定下来了,要想再提高其电磁兼容特性,就只能通过接口电路的滤波和外壳的屏蔽来围追堵截,这样不但大大增加了产品的后续成本,也增加了产品的复杂程度,降低了产品的可靠性,因此工程师要掌握一些PCB Layout技巧,规避一些常犯的错误。本文列举了一些常见的错误,希望对广大工程师有借鉴作用。       PCB的EMC布局的核心原则就是从空间上避免不同器件之间的相互干扰。1. 功能区域划分    (1)按速度区域划分       当线路板上同时存在高、中、低速电路时,应该遵从上图中的布局原则,避免高频电路噪声通过接口向外辐射。    (2)按功能区域划分       多种模块电路在同一PCB上放置时,数字电路与模拟电路、高速与低速电路分开布局。避免数字电路、模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。2. PCB布局设计时,应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则,尽量避免来回环绕。好的设计        不好的设计        3. 对于特殊元件的位置时要遵守以下原则:1. 尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。2. 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。3. 重量超过15g的元器件,应当用支架加以...
说明: 常见错误1:晶体振荡器常出现在接口连接器1000mil范围内。问题分析:       晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件出现在单板接口连接器1000mil以内,干扰会直接向外辐射或在外出电缆上耦合出电流来向外辐射。解决办法:     (1)晶振远离接口连接器1000mil以外。;     (2)接口增加滤波电路,滤除高频干扰信号。常见错误2:线路板电源输入口的滤波电路(共模电感)没有靠近接口放置。问题分析:       线路板电源输入口的滤波电路远离近接口放置,可能导致已经经过了滤波的线路被再次耦合。解决办法:       共模电感靠近电源端口放置,同时注意地的隔离,如下图:常见错误3:器件摆放不合理。问题分析:TVS静电抑制器不能起到应有的保护作用,主要是由于PCB中器件布局不合理造成,信号线在没经过TVS前通过过孔直接连接到MCU。解决办法:改变TVS和过孔位置,把TVS并联在管脚和MCU之间PCB走线 上。总结:TVS等保护器件在PCB布局时,应靠近接口放置,并且保护器件应该位于被保护器件与端口之间,信号先经过保护器件,再由保护器件引向被保护器件。 三、PCB整体布局总结● 高速、中速、低速电路要分开;● 强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件;● 模拟、数字、电源、保护电路要分开;● 多层板设计,有单独的电源和地平面;● 对热敏感的元件(含液态介质电容、晶振)尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。
说明: 【导读】如何使用带有模拟接地层 (AGND) 和功率接地层 (PGND) 的开关稳压器?这是许多开发人员在设计开关电源时会问的一个问题。一些开发人员已习惯于处理数字接地层和模拟接地层;然而,涉及到功率GND时,他们的经验往往会失效。设计师通常会直接复制所选开关稳压器的电路板布局,不再思考这个问题。关于这两种接地连接的处理,有两种不同的技术观点,因此专家的意见也产生了分歧。根据其中一种观点,开关稳压器 IC 上的 AGND 和 PGND 连接应该在各自引脚旁相互连接。这样一来,两个引脚之间的电压偏移保持在相对较低的水平。因此可以保护开关稳压器 IC 免受干扰,进而免遭破坏。电路的所有接地连接和可能的接地层将以星型拓扑的结构连接到该公共点。图1所示为该观点的实现示例。此处显示了 LTM4600 的电路板布局。这是一款10 A降压型微型模块。电路板上的独立接地连接彼此靠在一起(请参见图1中的蓝色椭圆形)。由于芯片和外壳之间的各自焊线的寄生电感,以及各自引脚的电感,因此已经存在一定程度的PGND和AGND去耦,这导致芯片上电路之间存在少量相互干扰。图1. 焊接触点处PGND和AGND的局部连接另一种观点是将电路板上的 AGND 与 PGND 分开,形成两个单独的接地层,在某一点相互连接。通过这种连接,干扰信号(电压偏移)主要出现在PGND 区域,而 AGND 区域的电压仍非常平静,并很好地从 PGND 去耦。然而,根据脉冲电流瞬变和电流强度情况,各自引脚上的 PGND 与 AGND 之间可能存在明显的电压偏移。这可能会导致开关稳压器 IC 无法正常工作,甚至损坏。图 2 所示为该观点的实现方案。该示例采用一款 6 A 降压型开关稳压器 ADP2386。图2. 分开的AGND和PGND在接地标签下方利用过孔连接说到底,接地问题其实就是权衡利弊:分开两个接地层具有隔离噪音和干扰的优势;...
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