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武汉辉达工控技术有限公司

工业炉温度控制系统,热处理炉自动化控制系统,工业窑炉控制系统设计制作调试,SCR可控硅功率调整器,热处理自动化集散控制软件,智能PID温度控制模块、电炉温度控制器

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辉达工控可控硅触发系列产品PCB抗干扰设计
发布时间:2014-06-27        浏览次数:259        返回列表
      文章首先分析了PCB板中电磁干扰的来源,将电磁干扰的来源分为电源、地线干扰、布线不合理造成的辐射和其他方面的干扰几个方面。然后根据干扰的来源,针对性地提出了辉达工控公司在电路设计中的一些独到的抗干扰技术,如硬件方面,电源和地线的抗干扰技术,合理布线,使用去耦电容等一些方法用来提高电路的抗干扰能力,软件方面也有一些独到的提高抗干扰能力的技术。

电路板中干扰来源

  PCB板中产生干扰的来源有很多,主要有几个方面:

1,电源和地线干扰

  电磁干扰的大部分来源是电源和地线干扰。由于滤波和去耦电容的充放电,在电路板的走线上存在一定压降,由此导致信号输入端与信号地之间的电压变化等效于在放大器输入端加上一个信号电压,被输入放大器放大后输入电路。另一方面,数字地与模拟地之间的耦合也会给电路带来很大的干扰。模拟电路部分对电源部分的干扰尤其敏感。

2,PCB布局和布线不合理所造成的辐射和耦合

  由于电路元器件的位置摆放不当,信号走线的方向和间距的不合理,以及布线的粗细等原因也会带来干扰,尤其在高频电路中,电磁耦合更为明显。

3,其他的一些干扰源

  除了以上几种主要的干扰来源,还有其他一些不可避免的现场因素可以引入干扰,如空间杂散电磁波、大电流电源开关启动瞬间的磁场都会对仪表造成一定程度上的干扰。另外还有仪表走线过程中的信号线和电源线交叉绞在一起,在仪表运行时也会产生磁场对仪表产品造成干扰。


 

关于本公司在PCB设计抗干扰的一些解决方法:

1.原理图上的设计理念:(相关产品包括:PID触发模块,PID触发器,SCR功率调整器等)

a,电源部分抗干扰设计:

  在交流电输入部分,前端加上电感和电容滤波,可以过滤掉交流电中的电磁干扰。

  市电经过桥式整流,变为直流电压,再通过高频开关管TOP223快速的转换成交流输出,最后经过开关变压器T1输出直流电给负载端,这样可以再一次有效的滤除市电所带来的干扰。

  直流电源部分给电源加滤波电路或稳压器,通过外接电容对电源加滤波电路,这样可以在很大的频率范围内抵抗电子零件正常工作中产生的电磁干扰。

b,开关量输入设计

  开关量输入端串上一个光耦PC817,利用光耦的隔离特性,可以让输入端的干扰信号到达单片机时衰减到最小。


2.PCB板层设计的抗干扰设计:

  在多层板的设计中,应尽量使用地层和电源层将信号层隔开,不能隔开的相邻信号层的走线应采用正交方向。下图为四层板的排列:
 

 

3.PCB布线的抗干扰方法

1).根据印制电路板电流的大小,尽量加粗电源线的宽度,减小环路电阻。在电源线的走向上,尽量使电源线、地线和数据传输的方向保持一致,这样可以减少由于电磁耦合所造成的电压电流突变。

2).数字地、模拟地要分开,对低频电路,地应尽量采用单点并联接地;高频电路宜采用多点串联接地,地线应短而粗。高频元件周围尽量用栅格状大面积铺铜,要尽量加大电路的接地面积。
 

 

 3).双层PCB板上的地线尽可能的大面积铺铜,正面和背面的地线用过孔连接起来。


    4).对于时钟线和高频信号线要根据其特性阻抗要求考虑线宽,做到阻抗匹配。

 一般将时钟电路放在 PCB 的中心位置或一个接地良好的位置,远离电路板边沿或接近 I/O 部件的位置。因为时钟线最终直接连在连接器上,时钟会因为子插件板、带状线或其他外部器件而受影响,所以应当使时钟电路远离这些连接器件。同时,尽量让时钟信号走线距离短,尽量少用过孔。因为过孔会增加导线的自感(每个大约1~3nH),导线的自感会使有用信号的质量变差或产生潜在的射频辐射。

         

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