减小电磁干扰的PCB设计关键原则

"EMI设计原则" 电磁兼容(EMC)是电子设备设计的重要考虑因素，其中EMI（Electromagnetic Interference）是指设备产生的电磁干扰对其他设备正常工作的影响。利尔达单片机技术有限公司提供的信息主要关注如何通过印刷电路板（PCB）设计来减少电磁干扰。 1. 背景： - 射频源：任何电子设备都可能成为RF（射频）源，产生电磁辐射，如果设计不当，可能导致EMI问题。 - 表面贴装芯片和通孔元器件：这两种不同类型的元件在PCB上的布局会影响电磁场分布，进而影响EMI。 - 静态引脚与活动引脚、输入：静态引脚通常不产生EMI，而活动引脚和输入可能产生或受到干扰，需要特别注意。 - 基本回路：电路的回路设计决定了电磁能量的传播路径，对EMI控制至关重要。 1.1 回路和偶极子的对称性： - 对称的回路布局可以降低电磁辐射，因为它们产生的磁场更加均匀，从而减少干扰。 1.5 差模和共模： - 差模噪声是发生在两条信号线之间的噪声，而共模噪声是所有信号线相对于地的噪声。良好的设计应尽可能减少两者。 2. 电路板布局： - 电源和地：正确的电源和地线配置对于抑制EMI至关重要。 - 感抗：理解电路的感抗可以帮助优化电源和地线布局，减少高频噪声。 - 两层板和四层板：四层板通常提供更好的电源/地分割和EMI管理，但两层板设计需要更精细的布局策略。 - 单层板和二层板设计：在这些设计中，微处理器的地线处理尤为重要，以避免形成噪声环路。 - 信号返回地：确保信号电流有低阻抗返回路径，可以减少辐射。 - 模拟/数字/高压：分离这些区域有助于减少耦合和干扰。 - 模拟电源引脚和模拟参考电压：应独立且稳定，以保持信号质量。 2.1.7 四层板中电源平面： - 应避免电源平面的突然变化和狭缝，以减少电磁噪声。 - 不应该让电源平面穿过高频率信号线，这会产生辐射并增加噪声。 2.2 电源分配： - 单点和多点分配：单点分配通常用于减少接地噪声，多点分配则适用于大电流需求。 - 星型分配：电源分配采用星形结构可以降低接地阻抗，减少噪声。 - 格栅化地：格状地平面有助于降低局部地电位差，改善EMC性能。 - 旁路和铁氧体磁珠：旁路电容用于滤除电源噪声，而铁氧体磁珠用于抑制高频信号的传输。 EMI设计原则涉及了多个方面，包括元器件布局、电源和地线设计、信号线规划等，目的是创建一个既高效又不会产生或受到显著电磁干扰的电子系统。设计时应考虑这些原则，以确保设备在复杂电磁环境中能够稳定运行。