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印制电路板上的电磁干扰及抑制

发布时间：2009/10/15 阅读次数：2055 字体大小: 【小】【中】【大】

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2 信号布线产生的干扰及干扰的抑制
　　
　　电磁干扰的存在必须具有三个条件，一是电磁干扰源，例如：工作中的高频大功率器件，二是电磁干扰敏感件，三是电磁干扰的传播途径，例如信号布线和电源布线[1]2，前两种可采用屏蔽的方法以防止电磁干扰的辐射(对要求实现向外辐射电磁能量功能的电子产品除外)和吸收。
　　布线设计处在印制电路板制作的最早阶段，此时融入的电磁兼容的自由度最大，所用成本最低，必须充分考虑它的电磁兼容性能。信号布线同样有分布电感、分布电容和分布电阻，它们代表了干扰耦合路径的分布参数，这些分布参数随信号频率的增加而增大。　　只要两条线有电位差，两条线间就会存在电场。假设三条导线，A、B分别为信号线，D为地线，CAD为A的分布电容，若A的电位比B的高，B处在A的某个或某些等位面上，A中的电位就会与B发生耦合，这种电场耦合为容性耦合。同理B与A也可能产生这种耦合。抑制容性耦合的方法：一是要增大两布线导线间的距离(大于干扰信号最大波长的四分之一)[2]9，二是要减小信号线与地之间的距离。
　　若A、B两导线靠近，当导线A中有电流时，它的周围就存在着磁场，磁感线就会有一部分环绕到导体B组成的回路中，B回路就被感应出感生电流，这种磁场干扰耦合属于感性干扰(互感)耦合。同时，若A导线中的电流发生变化，还会存在自感，也会产生感性干扰(自感)耦合。抑制感性干扰耦合的方法：一是增大信号线与信号线之间的距离，以减小互感，原因是互感系数与距离成反比[4]224。二是减小信号线与地之间的距离，以减小信号线与地之间围成的磁通面积。减小线地距离外，还应尽量避免信号线的平行布设。
　　印制电路板上还存在其他干扰，如温度噪声。
　　
　　3 印制电路板在考虑抗电磁干扰方面应遵循的原则
　　
　　3.1 首先考虑整个电路板的尺寸，不使用比实际需要更大的印制电路板[2]75。
　　3.2 不同功能的单元电路(如数字电路与模拟电路，高频与低频)分开设置，布线图形应易于信号流通且使信号流向尽可能保持一致。
　　3.3 印制导线尽可能短而宽。它的最小宽度应以能承受电流的大小(一般是额定电流的2—3倍)而定，但最小宽度不宜小于0.2 mm。在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取0.3 mm，地线宽度最小为2 mm[1]211。印制导线的拐弯应成圆角，各层电路板的导线应相互垂直，斜交(或弯曲走线)，避免相互平行。
　　3.4 合理使用屏蔽和滤波技术，注意高低压之间的隔离。
　　3.5 元件的选用，尽量不选用比实际需要的速度更快的元件，在元件的位置安排上，易受电磁干扰的元器件不能相距太近，应大于信号波长的四分之一，输入器件与输出器件尽量远离。
　　3.6 做到安全接地。低频电路(1 MHz以下)可用单点并联接地。这种接地方式可使各电路的电流流过导线时所产生的压降互不影响，不会形成干扰，但这种接地方式对复杂系统实现起来很麻烦。常用的是串联单点接地，但这种方式中各电路的电流要流过一个公共的阻抗，各电路接地点所产生的压降会对各电路造成不同程度的干扰。高频电路(10 MHz以上)必须采用多点接地[2]68-70，[5]140。一个复杂的电子系统会存在电源地、信号地和屏蔽地，应把它们接到公共的地线上。
　　
　　[ 参考文献 ]
　　[1] 张松春，赵秀芬，竺子芳，杨世宗.电子控制设备抗干扰技术及其应用 [M].北京：机械工业出版社，1989.
　　[2] 滕旭，胡志昂.电子系统抗干扰实用技术[M].北京：国防工业出版社，2004.
　　[3] 谢嘉奎.电子线路：非线性部分[M].北京：高等教育出版社，2000.
　　[4] 马文蔚.物理学：中册[M].北京：高等教育出版社，1999.
　　[5] 张是勉，关山.自动检测系统实践[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1990.

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