PCB設計中EMC的旁路和去耦設計

旁路和去耦設計

旁路是指從組件或電纜傳輸不需要的共模射頻能量。 旁路電容的主要作用是產生交流分量，以消除進入敏感區域的不必要的能量。 去耦是指在元件切換過程中去除高頻元件進入配電網絡的射頻能量。 去耦電容的主要作用是為元件提供局部直流電源，從而減少開關噪聲在板上的傳輸，并將噪聲引導到地。

電容的選擇

選擇旁路和去耦電容時，可以通過邏輯級數和所使用的時鐘速度計算出所需電容的自諧振頻率，并根據頻率和電路中的容抗來選擇電容值。 封裝尺寸盡量選擇引線電感較低的SMT電容，而不是通孔電容。 另外，產品設計中常采用并聯去耦電容，以提供更大的工作頻段，減少接地不平衡。 在并聯電容系統中，當工作頻率高于自諧振頻率時，大電容呈現感性阻抗，并隨著頻率的增加而增大； 小電容為容性阻抗，隨著頻率的增加而減小，整個電容電路的阻抗比單個電容的阻抗小。

旁路電容配置

旁路電容一般用作高頻旁路器件，以降低電源模塊瞬態供電的要求。 一般來說，鋁電解電容和鉭電容比較適合做旁路電容。 它們的電容值取決于PCB板瞬態電流的要求，一般在10-470LF范圍內。 若PCB板上集成電路、高速開關電路及引線較長的電源較多，應選用大容量的電容器。

去耦電容配置

(1)電源輸入端接10~100LF電解電容。 如果可以的話最好連接100LF以上；

(2)原則上每個集成電路芯片應配置一個0.01pF的陶瓷片式電容器。 若印制板間隙不足，可每4~8個芯片布置一個1~10pF鉭電容；

(3)對于抗噪聲性能較弱、關斷時電源變化較大的器件，如RAM、ROM存儲器件，應在芯片的電源線和地線之間直接連接去耦電容；

(4)電容器引線不宜過長，特別是高頻旁路電容器不得有引線；

(5)由于印刷電路板上有接觸器、繼電器、按鈕等元件，工作時會產生較大的火花放電，必須采用RC電路吸收放電電流。 一般R為1~2K，C為2.2~47LF；

(6)CMOS輸入阻抗較高，易受感應影響，因此使用時應將未使用端接地或接正電源。

混合信號電路板設計

了解電流返回地的路徑和模式是優化混合信號電路板設計的關鍵。 我們不僅要考慮信號電流流向哪里，還要忽略電流的具體路徑。 如果地線層必須分開，必須從分開的間隙走線，可以在分開的地之間進行單點連接，形成兩個地之間的連接橋，然后再通過該連接走線。 橋。 這樣，可以在每條信號線下方提供直流返回路徑，從而形成的環路面積很小。 混合信號PCB設計過程中應注意以下幾點：

(1)將PCB分為獨立的模擬部分和數字部分，實現模擬和數字供電的劃分，A/D轉換器跨分區放置；

(2)不要分割地面。 統一鋪設在電路板模擬部分和數字部分下方；

(3)在電路板的所有層中，數字信號只能在電路板的數字部分布線，模擬信號只能在電路板的模擬部分布線；

(4)布線不得跨越分割電源平面之間的間隙，必須跨越分割電源平面之間間隙的信號線應位于鄰近大面積的布線層上；

(5) 分析回流地電流的實際流動路徑和模式；

(6)采用正確的布局和布線規則。

總之，隨著電子產品的復雜化、高速化、集約化，對PCB板的設計要求越來越高，尤其是電磁兼容的設計問題越來越突出。 解決電磁兼容的關鍵問題是電源、地、旁路、去耦和混合信號電路的合理設計。