七、印制电路板基础1.pptx

【印刷电路板基础】 印刷电路板（PCB）是电子设备中不可或缺的组成部分，它为电子元器件提供连接和支撑。本章主要探讨的是PCB在电磁兼容性（EMC）方面的理论与应用，以及如何减少射频（RF）能量的产生和辐射。 EMC理论并非“巫术”，而是涉及电容器、电感器等无源器件在射频环境下的行为。在低频下，电路中最小阻抗路径即是最小电阻路径，而高频下电抗成为主导因素，电容和电感不再仅仅表现为简单的容量和感抗。麦克斯韦方程描述了电磁场的变化，揭示了电磁干扰（EMI）产生的根本原因。在时域和频域中，电磁能量的流动可以用欧姆定律表示，其中涉及到电压、电流和射频相关的阻抗。 高频电路中，信号回流路径的选取至关重要。回流路径的阻抗需尽可能低于377Ω（自由空间的波阻抗），以避免EMI的辐射。如果回流路径与源路径物理长度不同，就会产生额外的阻抗，导致EMI。为了减少EMI，可以采用通量对消技术，例如在多层PCB中通过合适的叠层布局和阻抗控制，使RF回流形成低阻抗路径；将时钟线条靠近RF回流路径、接地平面、地网格或保护线条；利用元件封装内部的磁通引导至零伏参考系统；并通过降低驱动电压来减少RF电流。 PCB的线条拓扑结构主要分为微带线和带状线。微带线通常位于PCB的顶层或底层，对RF能量抑制能力较弱，适用于快速时钟和逻辑信号的传输，但由于其在PCB外层，容易向环境辐射RF能量。而带状线则位于两层实体平面之间，增强了抗RF辐射的能力，但传播速度较慢，需要通过优化元件布局减少辐射。 在PCB设计中，叠层安排是关键。通常，每个布线层应与一个参考平面（电源或地）相邻，以降低高速信号的辐射。单面板设计通常用于不含周期信号或低频模拟信号的系统，而多层板设计则需要考虑更多的RF抑制策略，如关键信号与地线紧密布局，以及RF回流路径的规划。 设计过程中，应首先确定电源和接地网络，然后划分功能子段布线，确保敏感元件及关键信号线路靠近地线，若有多个接地点，需要考虑是否需要连接。在布线时，要特别注意RF能量大的线条，采用通量对消措施，并确保RF回流路径的连续性，以防止不必要的EMI。 理解PCB基础和EMC理论对于设计高效、低辐射的电子产品至关重要。通过合理的PCB布局和线条设计，可以有效控制和抑制射频能量，从而提升系统的电磁兼容性能。