在顛轉(zhuǎn)儀的 PCB 布局設計中,有效降低電磁干擾(EMI)是保障其穩(wěn)定運行、精準輸出信號的關鍵。不合理的布局可能導致信號失真、設備故障等問題。下面為你介紹 3 個降低電磁干擾的關鍵 PCB 布局設計要點,助你避開常見設計陷阱。?
一、合理進行電路分區(qū)?
(一)模擬與數(shù)字電路分離?
顛轉(zhuǎn)儀內(nèi)部通常包含模擬電路和數(shù)字電路。模擬電路對干擾較為敏感,而數(shù)字電路在運行時會產(chǎn)生高頻噪聲。若將二者混在一起,數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲極易耦合到模擬電路中,干擾模擬信號的正常傳輸。例如,模擬信號的放大電路與數(shù)字邏輯芯片應分別放置在 PCB 的不同區(qū)域??稍诙咧g設置隔離帶,如空白區(qū)域或接地銅皮,以減少相互干擾。并且,模擬電路和數(shù)字電路應擁有各自獨立的電源和接地回路,避免共用導致干擾傳導。?
(二)高頻與低頻電路分區(qū)?
高頻電路在工作時會產(chǎn)生較強的電磁輻射,若與低頻電路距離過近,容易干擾低頻電路。比如,顛轉(zhuǎn)儀中的射頻模塊屬于高頻電路,而一些控制電路屬于低頻電路。應將高頻電路集中布置在 PCB 的一側(cè),低頻電路布置在另一側(cè)。同時,高頻電路的走線要盡量短且粗,以減少線路阻抗,降低信號損耗和輻射。還可通過在高頻電路周圍設置屏蔽層,如金屬屏蔽罩,進一步減少高頻輻射對其他電路的影響。?
二、優(yōu)化走線設計?
(一)避免長距離平行走線?
平行走線會增加線路間的電容和電感耦合,導致串擾現(xiàn)象,尤其是在高速信號傳輸時,問題更為嚴重。在顛轉(zhuǎn)儀的 PCB 布局中,要盡量避免信號走線長距離平行。若無法避免,應增大走線間距,一般建議間距至少為走線寬度的兩倍。例如,若走線寬度為 0.3mm,那么平行走線間距應不小于 0.6mm。此外,對于敏感信號,如角度傳感器的輸出信號線,可采用屏蔽走線方式,在信號線兩側(cè)設置接地保護線,減少外界干擾。?
(二)控制走線拐角?
走線的拐角處容易產(chǎn)生信號反射,從而增加電磁干擾。在 PCB 布局時,應避免走線出現(xiàn) 90° 直角,盡量采用 45° 角或圓角。45° 角的走線能有效減少信號在拐角處的反射,保持信號的完整性。以時鐘信號線為例,若采用直角走線,信號在拐角處會發(fā)生反射,導致波形畸變,影響時鐘信號的準確性,進而干擾顛轉(zhuǎn)儀的整體運行。而采用 45° 角或圓角走線,可降低這種反射,提高信號質(zhì)量。?
三、完善接地設計?
(一)增大接地面積?
良好的接地是降低電磁干擾的基礎。在顛轉(zhuǎn)儀的 PCB 設計中,要盡可能增大接地面積,形成完整的接地平面。大面積的接地平面可以為信號提供低阻抗的回流路徑,減少信號回路的面積,從而降低電磁輻射。比如,將 PCB 的整個底層或部分層設置為接地層,使大部分元器件的接地引腳都能就近連接到接地層。同時,接地層應保持連續(xù),避免出現(xiàn)縫隙或斷裂,否則會破壞接地的完整性,導致信號回流不暢,增加電磁干擾。?
(二)合理設置接地過孔?
接地過孔用于連接不同層的接地平面,其設置是否合理對電磁干擾有重要影響。過孔數(shù)量不足或分布不合理,會使接地阻抗增大,影響接地效果。在高頻電路區(qū)域和關鍵元器件附近,應密集設置接地過孔,確保接地路徑的低阻抗。例如,對于高速信號走線下方,每隔一定距離就設置一個接地過孔,將信號層與接地層緊密連接。此外,要注意過孔的尺寸,過孔孔徑過小會增加電阻,過大則可能影響 PCB 的機械性能,需根據(jù)實際情況選擇合適的過孔尺寸。