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接地与EMC的分析设计

来源:贝优特 日期: 2019-08-03

滤波,屏蔽,接地;众所周知是我们EMC设计的三大手法;其中接地设计是电子产品设计的一个重要问题!接地的目的如下: A.接地可使我们的电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考0电位,也就是各个电路之间没有电位差,保证电路系统能稳定的工作; B.防止外部的电磁干扰。比如机壳接地;为瞬态干扰(ESD)提供了泄放通道;也可使因静电感应而累积在机壳上的大量电荷通过大地泄放;如果电路有使用屏蔽罩或电路的屏蔽体,选择合适的接地,就能获得更好的屏蔽效果! C.保证安全工作。当发生雷电(Surge)的电磁感应时,可避免电子设备损坏; 因此,接地对于EMS来说是抑制噪声,防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或者等电位面是电子线路系统的基准电位,但不一定为大地电位;为了防止雷击的损坏和保护产品&设备操作人员的安全,电子设备的机壳和供电系统的金属构件再必须与大地相连接!而且要求接地电阻很小,不能超过规定值。 大多数产品都有要求接地;虽然接地可以是真正的接地,隔离或者浮地但接地的结构必须存在。接地我们有时会与为信号提供电流的回路相混淆。实际中大部分的问题是与PCB设计有关的;对于复杂系统的问题有时可以归结为在模拟及数字电路之间提供参考连接及在PCB的地层和金属外壳之间提供高频连接的设计问题! 接地设计尽管是EMC设计中最重要的方面通常处理的问题并不容易直观理解;其实每一个电路最终都要有一个参考接地源,电路设计首先考虑到的是接地设计,接地是使不希望的噪声&干扰最小化 并对电路进行隔离划分的一个重要方法。PCB的接地及铺地铜设计降避免许多的噪声问题,设计良好的接地系统就是以低的成本来防止不希望有的干扰及发射。比如对于高速数字电路中的地平面不完整,连接电缆后由于被地平面上的噪声电压驱动,就会产生EMI的问题! 首先分享对接地电流的看法: A.一旦有电流流过一定的阻抗,就会产生一定的电压降;利用欧姆定律在电子线路板上,就没有OV电位电压或电流的单位可能在微伏或微安级的范围内,存在一个较小的有限值。 B.电流总是要返回其源头来;回路可能有许多不同的路径,每条路径上的电流幅值不同,这会与该路径的阻抗有关。不希望某些电流在其中某条路径上流动,因此就需要在该路径上要采取抑制措施! 因此在进行产品设计时;首先考虑到接地是最经济的办法。在设计阶段若没有考虑,就意味着该系统在EMC方面有可能会失败。一个设计良好的接地系统;包含从电子线路的PCB设计,能从系统的角度防止EMI和EMS的问题才是关键的设计。 用下面的PCB铺地及时钟的接地设计案例进行分享关键设计: 电子产品中PCB布线铺地的设计,对于目前低成本的物联网及智能产品来说是众多的设计工程师采用的方法;由于产品系统中需要有晶振推动的MCU/CPU高频工作;PCB的铺地设计能给系统EMC设计带来优势! 双面板PCB系统铺地的理论和分析;铺铜地对EMI有什么影响? 铺地好的方面: 注意信号线的PCB板边缘的走线 如果铺地;这个信号线对外的信号耦合就减小了;PCB铺铜地在PCB板的边缘的地方就要有;铺铜铺在信号线之间,它就能降低信号间的串扰,串扰中的EMI辐射是跟它间接的关系的!如果两个都能达到或者做到了 EMI效果就会好!铺地不是每个地方按面积来数的,地要有目标的去铺设才会有好的作用的! 我的观点:PCB有铺铜的条件,且这个铺铜是有作用的,如果能提升EMI的性能;可建议采用PCB铺地铜的法则!
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