敷铜高频情况下干扰噪声去除

本文深入探讨了高频印刷电路板(PCB)上的布线如何在特定条件下产生天线效应,导致电磁干扰(EMI)问题。文章分析了22.894MHz信号在PCB上的影响,解释了频率与波长的关系,以及如何通过优化布线和地线连接来减少EMI。此外,还提供了在高频电路设计中避免天线效应的实用建议。

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        在高频情况下,印刷电路板上的布线的分布电容会起作用,当长度大于噪声频率相应波长的1/20时,就会产生天线效应,噪声就会通过布线向外发射。从上面这个实际测量的结果来看,PCB上存在一个22.894MHz的干扰源,而敷设的铜皮对这个信号很敏感,作为“接收天线”接收到了这个信号,同时,该铜皮又作为“发射天线”向外部发射很强的电磁干扰信号。我们知道,频率与波长的关系为f= C/λ。式中f为频率,单位为Hz,λ为波长,单位为m,C为光速,等于3×108米/秒对于22.894MHz的信号,其波长λ为:3×108/22.894M=13米。λ/20为65cm。本PCB的敷铜太长,超过了65cm,从而导致产生天线效应。目前,我们的PCB中,普遍采用了上升沿小于1ns的芯片。假设芯片的上升沿为1ns,其产生的电磁干扰的频率会高达fknee = 0.5/Tr =500MHz。对于500MHz的信号,其波长为60cm,λ/20=3cm。也就是说,PCB上3cm长的布线,就可能形成“天线”。所以,在高频电路中,千万不要认为,把地线的某个地方接了地,这就是“地线”。一定要以小于λ/20的间距,在布线上打过孔,与多层板的地平面“良好接地”。对于一般的数字电路,按1cm至2cm的间距,对元件面或者焊接面的“地填充”打过孔,实现与地平面的良好接地,才能保证“地填充”不会生“弊”的影响。

        由此,我们进行如下延伸:

1、多层板中间层的布线空旷区域,不要敷铜。因为你很难做到让这个敷铜“良好接地”  

2、一块PCB,不管有多少种电源,建议采用电源分割技术,并且只使用一个电源层。因为电源与地一样,也是“参考平面”,电源与地的“良好接地”是通过大量的滤波电容实现的,没有滤波电容的地方,就没有“接地”。  

3、设备内部的金属,例如金属散热器、金属加固条等,一定要实现“良好接地”。  

4、三端稳压器的散热金属块,一定要良好接地。  

5、晶振附近的接地隔离带,一定要良好接地。

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