高速PCB设计指南系列(四)


第二篇  抗干扰3(部分)

3 提高敏感器件的抗干扰性能
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声
的拾取,以及从不正常状态尽快恢复的方法。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下:
(1)布线时尽量减少回路环的面积,以降低感应噪声。
(2)布线时,电源线和地线要尽量粗。除减小压降外,更重要的是降低耦
合噪声。
(3)对于单片机闲置的I/O口,不要悬空,要接地或接电源。其它IC的闲置
端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
(4)对单片机使用电源监控及看门狗电路,如:IMP809,IMP706,IMP813,
X25043,X25045等,可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
(5)在速度能满足要求的前提下,尽量降低单片机的晶振和选用低速数字
电路。
(6)IC器件尽量直接焊在电路板上,少用IC座。

第三篇  印制电路板的可靠性设计-去耦电容配置

在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法,配置原则如下:

●电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。
●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。
●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。
●去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。

    

第四篇  电磁兼容性和PCB设计约束(缺具体数据)

   PCB布线对PCB的电磁兼容性影响很大,为了使PCB上的电路正常工作,应根据本文所述的约束条件来优化布线以及元器件/接头和某些IC所用去耦电路的布局

(一)、PCB材料的选择 
   通过合理选择PCB的材料和印刷线路的布线路径,可以做出对其它线路耦合低的传输线。当传输线导体间的距离d小于同其它相邻导体间的距离时,就能做到更低的耦合,或者更小的串扰(见《电子工程专辑》2000年第1期"应用指南")。
   设计之前,可根据下列条件选择最经济的PCB形式:
对EMC的要求
·印制板的密集程度
·组装与生产的能力
·CAD系统能力
·设计成本
·PCB的数量
·电磁屏蔽的成本

   当采用非屏蔽外壳产品结构时,尤其要注意产品的整体成本/元器件封装/管脚样式、PCB形式、电磁场屏蔽、构造和组装),在许多情况下,选好合适的PCB形式可以不必在塑胶外壳里加入金属屏蔽盒。
   为了提高高速模拟电路和所有数字应用的抗扰性同时减少有害辐射,需要用到传输线技术。根据输出信号的转换情况,S-VCC、S-VEE及VEE-VCC之间的传输线需要表示出来,如图1所示。
   信号电流由电路输出级的对称性决定。对MOS而言IOL=IOH,而对TTL而言IOL>IOH.

功能/逻辑类型    ZO(Ω)
电源(典型值) <<10
ECL逻辑         50
TTL逻辑         100
HC(T)逻辑        200


表1:几种信号路径的传输线阻抗ZO。

   逻辑器件类型和功能上的原因决定了传输线典型特征阻抗ZO,如表1所示。

图1:显示三种特定传输线的(数字)IC之间典型互联图
图2:IC去耦电路。
图3:正确的去耦电路块
表2:去耦电容Cdec..的推荐值。

 
逻辑电路噪声容限
(二)、信号线路及其信号回路

   传送信号的线路要与其信号回路尽可能靠近,以防止这些线路包围的环路区域产生辐射,并降低环路感应电压的磁化系数。
   一般情况下,当两条线路间的距离等于线宽时,耦合系数大约为0.5到0.6,线路的有效自感应从1μH/m降到0.4-0.5μ H/m.
   这就意味着信号回路电流的40%到50%自由地就流向了PCB上其它线路。
   对两个(子)电路块间的每一块信号路径,无论是模拟的还是数字的,都可以用三种传输线来表示,如图1所示,其中阻抗可从表1得到。
   TTL逻辑电路由高电平向低电平转换时,吸收电流会大于电源电流以,在这种情况下,通常将传输线定义在Vcc和S之间,而不是VEE和S之间。通过采用铁氧体磁环可完全控制信号线和信号回路线上的电流。
   在平行导体情况下,传输线的特征阻抗会因为铁氧体而受到影响,而在同轴电缆的情况下,铁氧体只会对电缆的外部参数有影响。
   因此,相邻线路应尽可能细,而上下排列的则相反(通常距离小于1.5mm/双层板中环氧树脂的厚度)。布线应使每条信号线和它的信号回路尽可能靠近(信号和电源布线均适用)。如果传输线导体间耦合不够,可采用铁氧体磁环。


(三)、IC的去耦

   通常IC仅通过电容来达到去耦的目的,因为电容并不理想,所以会产生谐振。在大于谐振频率时,电容表现得象个电感,这就意味着di/dt受到了限制。电容的值由IC管脚间允许的电源电压波动来决定,根据资深设计人员的实践经验,电压波动应小于信号线最坏状况下的噪声容限的25%,下面公式可计算出每种逻辑系列输出门电路的最佳去耦电容值:
  I=c·dV/dt
   表2给出了几种逻辑系列门电路在最坏情况下信号线噪声的容限,同时还给出每个输出级应加的去耦电容Cdec.的推荐值。

图4:PCB上环路的辐射


   对快速逻辑电路来说,如果去耦电容含有很大串联电感(这种电感也许是由电容的结构、长的连接线或PCB的印制线路造成的),电容的值可能不再有用。这时则需要在尽可能靠近IC管脚的地方加入另外一个小陶瓷电容(100-100Pf),与"LF-"去耦电容并联。陶瓷电容的谐振频率(包括到IC电源管脚的线路长度)应高于逻辑电路的带宽[1/(π.τr)],其中,τr是逻辑电路中电压的上升时间。
   如果每个IC都有去耦电容,信号回路电流可选择最方便的路径,VEE或者VCC,这可以由传送信号的线路和电源线路间的互耦来决定。
   在两个去耦电容(每个IC一个)和电源线路形成的电感Ltrace之间,会形成串联谐振电路,这种谐振只可以发生在低频(<1MHz=或谐振电路的Q值较低(<2=的情况下。
   通过将高射频损耗扼流线圈串联在Vcc网络和要去耦的IC中,可使谐振频率保持在1MHz以下,如果射频损耗太低可通过并联或串联电阻来补偿(图2)。
   扼流线圈应该总是采用封闭的内芯,否则它会成为一个射频发射器或磁场铁感应器。

例如:1MHz*1μHz    Z1=6.28Ω  Rs=3.14Ω     Q<2 Rp=12.56Ω

   大于谐振频率时,"传输线"的特征阻抗Z0(此时将IC的阻抗看作电源负载)等于:Z0 =(Ltrace/Cdecoupling)的平方根

   去耦电容的串联电感和连接线路的电感对射频电源电流分配没有多大影响,比如采用了一个1μH扼流线圈的情况。但它仍然会决定IC电源管脚间的电压波动,表3给出了电源信噪容限为25%时,推荐的最大电感值Ltrace.根据图2所建议的去耦方法,两个IC间的传输线数量从3条减少到了1条(见图3)。
   因此,对每个IC采用适当的去耦方法:Lchoke+Cdec.电路块间就只需定义一条传输线。
   对于τr<3ns的高速逻辑电路,与去耦电容串联的全部电感必须要很低(见表3)。与电源管脚串联的50mm印制线路相当于一个50hH电感,与输出端的负载(典型值为50pF)一起决定了最小上升时间为3.2ns。如要求更快的上升时间,就必须缩短去耦电容的引脚。长度(最好无引脚)并缩短IC封装的引脚,例如可以用IC去耦电容,或最好采用将(电源)管脚在中间的IC与很小的3E间距(DIL)无引脚陶瓷电容相结合等方法来达到这一目的,也可以用带电源层和接地层的多层电路板。另外采用电源管脚在中间的SO封装还可得到进一步的改善。但是,使用快速逻辑电路时,应采用多层电路板。

(四)、根据辐射决定环路面积

   无终点传输线的反射情况决定了线路的最大长度。由于对产品的EM辐射有强制性要求,因此环路区域的面积和线路长度都受到限制,如果采用非屏蔽外壳,这种限制将直接由PCB来实现。
   注意:如果在异步逻辑电路设计中采用串联端接负载,必须要注意会出现准稳性,特别是对称逻辑输入电路无法确定输入信号是高还是低,而且可能会导致非定义输出情况。

图3:正确的去耦电路块。

   对于频域中的逻辑信号,频谱的电流幅度在超出逻辑信号带宽(=1/π.τr)的频率上与频率的平方成反比。用角频率表示,环路的辐射阻抗仍随频率平方成正比。因而可计算出最大的环路面积,它由时钟速率或重复速率、逻辑信号的上升时间或带宽以及时域的电流幅度决定。电流波形由电压波形决定,电流半宽时间约等于电压的上升时间。
  电流幅度可用角频率(=1/π.τr)表示为:  I(f)=2.I. τr/T
其中: I=为时域电流幅度;T=为时钟速率的倒数,即周期;
     τr为电压的上升时间,约等于电流半宽时间τH。
  从这一等式可计算出某种逻辑系列电路在某一时钟速率下最大环路面积,表5给出了相应的环路面积。最大环路面积由时钟速率、逻辑电路类型(=输出电流)和PCB上同时存在的开关环路数量n决定。
   如果所用的时钟速率超过30MHz,就必须要采用多层电路板,在这种情况下,环氧树脂的厚度与层数有关,在60至300μm之间。只有当PCB上的高速时钟信号的数量有限时,通过采用层到层的线路进行仔细布线,也可在双层板上得到可以接受的结果。
   注意:在这种情况下,如采用普通DIL封装,则会超过环路面积的限制,一定要有另外的屏蔽措施和适当的滤波。
   所有连接到其它面板及部件的连接头必须尽可能相互靠近放置,这样在电缆中传导的共模电流就不会流入PCB电路中的线路,另外,PCB上参考点间的电压降也无法激励(天线)电缆。
  为避免这种共模影响,必须使靠近接头的参考地和PCB上电路的接地层、接地网格或电路参考地隔开,如果可能,这些接地片应接到产品的金属外壳上。从这个接地片上,只有高阻器件如电感、电阻、簧片继电器和光耦合器可接在两个地之间。所有的接头要尽可能靠近放置,以防止外部电流流过PCB上的线路或参考地。

(五)、电缆及接头的正确选择
   电缆的选择由流过电缆的信号幅度和频率成分决定。对于位于产品外部的电缆来说,如果传送10kHz以上时钟速率的数据信号,则一定要用到屏蔽(产品要求),屏蔽部分应在电缆的两端连接到地(金属外壳产品),这样能确保对电场和磁场都进行屏蔽。
   如果用的是分开接地,则应连到"接头地"而不是"电路地"。
   如果时钟速率在10kHz到1MHz之间,并且逻辑电路的上升时间尽可能保持低,将可以得到80%以上的光覆盖或小于10Nh/m的转移阻抗。如果时钟速率超过1MHz时,就需要更好的屏蔽电缆。
   通常,除同轴电缆外,电缆的屏蔽不应用作为信号回路。
   通过在信号输入/输出和地/参考点之间串入无源滤波器以减少射频成分,可以不必采用高质量屏蔽和相应接头。好的屏蔽电缆应配备合适的连接头。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mfbz.cn/a/319.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【6G 新技术】6G数据面介绍

博主未授权任何人或组织机构转载博主任何原创文章&#xff0c;感谢各位对原创的支持&#xff01; 博主链接 本人就职于国际知名终端厂商&#xff0c;负责modem芯片研发。 在5G早期负责终端数据业务层、核心网相关的开发工作&#xff0c;目前牵头6G算力网络技术标准研究。 博客…

订单30分钟未支付自动取消怎么实现?

目录了解需求方案 1&#xff1a;数据库轮询方案 2&#xff1a;JDK 的延迟队列方案 3&#xff1a;时间轮算法方案 4&#xff1a;redis 缓存方案 5&#xff1a;使用消息队列了解需求在开发中&#xff0c;往往会遇到一些关于延时任务的需求。例如生成订单 30 分钟未支付&#xff0…

HashMap的实际开发使用

目 录 前言 一、HashMap是什么&#xff1f; 二、使用步骤 1.解析一下它实现的原理 ​编辑 2.实际开发使用 总结 前言 本章&#xff0c;只是大概记录一下hashMap的简单使用方法&#xff0c;以及理清一下hashMap的put方法的原理&#xff0c;以及get方法的原理。 一、Has…

如何使用 Python 检测和识别车牌(附 Python 代码)

文章目录创建Python环境如何在您的计算机上安装Tesseract OCR&#xff1f;技术提升磨砺您的Python技能车牌检测与识别技术用途广泛&#xff0c;可以用于道路系统、无票停车场、车辆门禁等。这项技术结合了计算机视觉和人工智能。 本文将使用Python创建一个车牌检测和识别程序。…

【Linux】目录和文件的权限

Linux中的权限有什么作用Linux权限管理文件访问者的分类文件类型和访问权限&#xff08;事物属性&#xff09;**文件权限值的表示方法**文件访问权限的相关设置方法chmodchownchgrpumaskumask使用 sudo分配权限目录的权限Linux中的权限有什么作用 Linux下有两种用户&#xff1…

【C缺陷与陷阱】----语义“陷阱”

&#x1f4af;&#x1f4af;&#x1f4af; 本篇处理的是有关语义误解的问题&#xff1a;即程序员的本意是希望表示某种事物&#xff0c;而实际表示的却是另外一种事物。在本篇我们假定程序员对词法细节和语法细节的理解没有问题&#xff0c;因此着重讨论语义细节。导言&#xf…

SignalR+WebRTC技术实现音视频即时通讯功能

一、建立信令服务器 1、后台项目中新建一个对应的集线器类&#xff0c;取名VideoHub&#xff0c;并继承Hub类&#xff0c;Hub是SignalR的一个组件&#xff0c;它使用RPC接收从客户端发送来的消息&#xff0c;也能把消息发送给客户端。 2、VideoHub中定义一个静态的Concurrent…

java-正装照换底色小demo-技术分享

文章目录前言java-正装照换底色小demo-技术分享01 实现思路02 效果02::01 原图:02::02 执行单元测试:02::03 效果:03 编码实现前言 如果您觉得有用的话&#xff0c;记得给博主点个赞&#xff0c;评论&#xff0c;收藏一键三连啊&#xff0c;写作不易啊^ _ ^。   而且听说点赞…

js逆向爬取某音乐网站某歌手的歌曲

js逆向爬取某音乐网站某歌手的歌曲一、分析网站1、案例介绍2、寻找列表页Ajax入口&#xff08;1&#xff09;页面展示图。&#xff08;2&#xff09;寻找部分歌曲信息Ajax的token。&#xff08;3&#xff09;寻找歌曲链接&#xff08;4&#xff09;获取歌曲名称和id信息3、寻找…

XXE漏洞复现

目录XML基础概念XML数据格式DTD基础定义DTD作用分类DTD实体实体的分类DTD元素XXE漏洞介绍实操如何探测xxe漏洞XML基础 概念 什么是XML 是一种可扩展标记语言 (Extensible Markup Language, XML) &#xff0c;标准通用标记语言的子集&#xff0c;可以用来标记数据、定义数据类型…

30个题型+代码(冲刺2023蓝桥杯)(中)

2023.3.13~4.13持续更新 目录 &#x1f34e;注意 &#x1f33c;前言 &#x1f33c;十&#xff0c;KMP&#xff08;留坑&#xff09; &#x1f33c;十一&#xff0c;Trie&#xff08;留坑&#xff09; &#x1f33c;十二&#xff0c;BFS &#x1f44a;(一)1562. 微博转发…

OpenAI 发布GPT-4——全网抢先体验

OpenAI 发布GPT-4 最近 OpenAI 犹如开挂一般&#xff0c;上周才刚刚推出GPT-3.5-Turbo API&#xff0c;今天凌晨再次祭出GPT-4这个目前最先进的多模态预训练大模型。与上一代GPT3.5相比&#xff0c;GPT-4最大的飞跃是增加了识图能力&#xff0c;并且回答准确性也得到显著提高。…

写给20、21级学生的话

写给20、21级学生的话前言一、关于招聘变招生&#xff0c;你怎么看&#xff1f;二、对于即将实习/已经实习的学生&#xff0c;你有什么建议&#xff1f;1.学习方面2.提升方面三、思想成年真的很重要前言 最近&#xff0c;有一些同学遇到的实习问题&#xff0c;我统一回复下&…

第十二届蓝桥杯省赛详解

试题A&#xff1a;空间 1B是8位&#xff0c;32位二进制数占用4B空间&#xff0c;1MB2^10KB2^20B 那么可以存放32位二进制数的个数为256*2^20*8/3267108864 试题B&#xff1a;卡片 分析&#xff1a;因为数据只有2021&#xff0c;所以直接模拟即可 结果为&#xff1a;3181&…

MySQL基础------sql指令1.0(查询操作->select)

目录 前言&#xff1a; 单表查询 1.查询当前所在数据库 2.查询整个表数据 3.查询某字段 4.条件查询 5.单行处理函数&#xff08;聚合函数&#xff09; 6.查询时给字段取别名 7.模糊查询 8.查询结果去除重复项 9.排序&#xff08;升序和降序&#xff09; 10. 分组查询 1…

Linux 如何使用 git | 新建仓库 | git 三板斧

文章目录 专栏导读 一、如何安装 git 二、注册码云账号 三、新建仓库 配置仓库信息 四、克隆远端仓库到本地 五、git 三板斧 1. 三板斧第一招&#xff1a;git add 2. 三板斧第二招&#xff1a;git commit 解决首次 git commit 失败的问题 配置机器信息 3. 三…

最新!Windows 11 更新将整合 AI 技术

微软MVP实验室研究员张雅琪&#xff08;阿法兔&#xff09;微软最有价值专家&#xff08;MVP&#xff09;&#xff0c;毕业于外交学院和香港大学&#xff0c;IT 技术社区创始人&#xff0c;中关村互联网金融研究院兼职研究员&#xff0c;多次受邀在微软 Reactor 进行公开演讲&a…

电子工程师必须掌握的硬件测试仪器,你确定你都掌握了?

目录示波器示例1&#xff1a;测量示波器自带的标准方波信号输出表笔认识屏幕刻度认识波形上下/左右移动上下/左右刻度参数调整通道1的功能界面捕获信号设置Menu菜单触发方式触发电平Cursor按钮捕捉波形HLEP按钮参考资料频谱分析仪器信号发生器示波器 示例1&#xff1a;测量示波…

STM32F103R8T6 SPWM实现正弦波输出

前言 PWM合成正弦波&#xff0c;原理什么的不详细说了&#xff0c;概括一下就是 PWM有效面积的积分 正弦波的有效面积。PWM的频率越快&#xff0c;细分的越多&#xff0c;锯齿也就越不明显。 做法是&#xff1a;首先利用正弦波取点软件&#xff0c;取点1000个&#xff0c;生…

求职(怎么才算精通JAVA开发)

在找工作的的时候,有时候我们需要对自己的技术水平做一个评估。特别是Java工程师,我们该怎么去表达自己的能力和正确认识自己所处的技术水平呢。技术一般的人,一般都不敢说自己精通JAVA,因为你说了精通JAVA几乎就给了面试官一个可以随便往死里问的理由了。很多不自信的一般…
最新文章