如何从PCB布局开始控制数显仪表EMC问题

PCB是数显仪表最基本的部件，也是绝大部分电子元器件的载体。当某型号数显仪表的PCB设计完成后，可以说数显仪表核心电路的骚扰和抗扰特性就基本已经确定下来了，要想再提高其电磁兼容特性，就只能通过接口电路的滤波和外壳的屏蔽来“围追堵截”，这样不但大大增加了数显仪表的后续成本，也增加了数显仪表的复杂程度，降低了数显仪表的可靠性，因此工程师要掌握一些PCB布局技巧，规避一些常犯的错误。本文列举了一些常见的PCB布局错误，希望对广大工程师有借鉴作用。

一、数显仪表PCB的EMC布局的核心原则

数显仪表PCB的EMC布局的核心原则就是从空间上避免不同器件之间的相互干扰。

1、数显仪表PCB功能区域划分

①按速度区域划分

当线路板上同时存在高速电路、中速电路和低速电路时，应该遵从上图中的布局原则，避免高频电路噪声通过接口向外辐射。

②按功能区域划分

多种模块电路在数显仪表同一PCB上放置时，数字电路与模拟电路、高速与低速电路分开布局。避免数字电路、模拟电路、高速电路以及低速电路之间的互相干扰。

2、数显仪表PCB布局设计时，应充分遵守沿信号流向直线放置的设计原则，尽量避免来回环绕。

3、数显仪表PCB对于特殊元件的位置时要遵守以下原则：

①尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。

②某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

③重量超过15g的元器件，应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

④对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便调节的地方;若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

⑤应留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。

二、PCB布局常见错误举例

常见错误1：晶振出现在单板接口连接器1000mil以内。

问题分析：晶体、晶振、继电器、开关电源等强辐射器件出现在单板接口连接器1000mil以内，干扰会直接向外辐射或在外出电缆上耦合出电流来向外辐射。

解决办法：

①晶振远离接口连接器1000mil以外；

②接口增加滤波电路，滤除高频干扰信号。

常见错误2：线路板电源输入口的滤波电路(共模电感)没有靠近接口放置。

问题分析：线路板电源输入口的滤波电路远离近接口放置，可能导致已经经过了滤波的线路被再次耦合。

解决办法：

共模电感靠近电源端口放置，同时注意地的隔离，如下图：

常见错误3：器件摆放位置不合理。

问题分析：TVS静电抑制器不能起到应有的保护作用，主要是由于PCB中器件布局不合理造成，信号线在没经过TVS前通过过孔直接连接到MCU。

解决办法：改变TVS和过孔位置，把TVS并联在管脚和MCU之间PCB走线上。

总结

TVS等保护器件在PCB布局时，应靠近接口放置，并且保护器件应该位于被保护器件与端口之间，信号先经过保护器件，再由保护器件引向被保护器件。

三、数显仪表PCB整体布局总结

①数显仪表的高速、中速、低速电路要分开；

②数显仪表的强电流、高电压、强辐射元器件远离弱电流、低电压、敏感元器件；

③数显仪表的模拟电路、数字电路、电源电路、保护电路要分开；

④多层板设计，有单独的电源和地平面；

⑤对数显仪表的热敏感的元件(含液态介质电容、晶振)尽量远离大功率的元器件、散热器等热源。

昌晖仪表希望通过此文的简单介绍，能帮助大家加深对数显仪表PCB布局设计的理解，提前做好PCB布局的优化设计，一劳永逸。

来源：PCB布局 http://yunrun.com.cn/tech/2276.html