图5、多级滤波器
图5中，低频带宽为10 kHz～1 MHz；中频带宽为1 MHz～100 MHz；高频带宽为100 MHz～1GHz。在低通滤波器中，如果存在任何对地阻抗，该阻抗便成为高频噪声的旁路路径，因此，滤波器的地应是宽频带且连接到低阻抗点或地线层上，以优化滤波性能。另外，高频电容的引脚应尽可能短，最好采用低电感表面贴片式瓷片电容。
5、电源线的EMI／RFI抑制对策
电源线的EMI／RFI是由瞬变电压引起的，因此，这类干扰的抑制对策主要是提高电路或系统对瞬变电压的适应能力。分析和实践证明下述措施对提高电源抗干扰能力是有效的。
（1）在电源引入端加混合电源瞬变保护网络。
如图6所示，气体放电管和大功率齐纳二极管提供差模与共模保护，在要求不高时，可用金属氧化物压敏电阻代替齐纳二极管。扼流圈用来吸收浪涌电流。
图6、混合电源瞬变保护网络
（2）利用变压器进行隔离。变压器对大于300ns的瞬变有很好的保护作用。但在具体应用中应注意，变压器的连接方式不同，所构成的保护模式也不同。一般由四种方式：1）采用无屏蔽的标准变压器，且次级与安全地相连以消除中性点与地之间的压差；2）采用单层法拉第屏蔽的变压器，屏蔽与安全地连接以实现共模保护；3）采用单层法拉第屏蔽的变压器，初级与中性线相连以实现差模保护；4）采用三层法拉第屏蔽的变压器，可实现差模、共模保护，并能消除中性点与安全地之间的压差。
（3）在电源的整流和稳压输出端除加有大电容低频滤波外，应并接低容量无感高频滤波电容器。其容量：
C＝ΔIΔl／Δu
式中ΔI--电源电流波动的峰值；Δl--电流脉动宽度；Δu--电源电压波动允许值。
（4）在每个电路模块上电源线走线在接法上使其终端形成闭环，否则，在电源线终端相当于开路时，高频干扰就会形成全反射，而使干扰信号成倍增加。
（5）尽量使电源线和地线平行走线，使电源线对地呈低阻抗以减小电源噪声干扰。最好使用双绞线馈电。
6、PCB设计中的EMI／RFI保护
印刷电路板上信号线的布设如何，将直接关系到系统对电磁干扰和电磁能辐射的灵敏度，一个不好的PCB设计很可能导致系统的EMC失败。高频噪声在PCB上可能耦合、辐射的途径有：电源线辐射、电源阻抗耦合、公共地阻抗耦合、I／O线的串扰与辐射。因此，在设计中，应从以下几个方面来考虑抑制EMI／RFI。
（1）如果条件允许，应尽可能采用低于实际要求速度的器件。因为，器件速度越高，EMI问题就越严重。对于纳秒级的器件，由于它们具有宽带宽，采样时钟和输入对任何形式的高频噪声都会响应。对于此类高速器件，可在其I／O端采用具有铁氧体芯电感的小型滤波器以降低对EMI／RFI环境的敏感度。如果是双极性供电，应在正、负供电线上均加铁氧体芯电感。
（2）电源层、地线层和信号层的合理设计。一个好的PCB布局应将关键的模拟信号路径与高频源隔离、数字／模拟的高频部分与低频部分相互隔离。采用多层板可减小EMI发射，且对RF场的抗扰度要比双面板增加10倍或更多。比较好的多层板排列是将信号线嵌入在电源层和地线层之间，这种设计的优点是低阻抗、低辐射、低串扰，可减小50MHz以上的辐射和串扰，但板内容量小，退耦困难，嵌入信号线的测试与检修困难。
（3）PCB中走线的特性阻抗。为了防止反射，要求PCB上走线的特性阻抗应满足单向传输延迟时间等于或大于信号上升／下降时间的一半。为此，一般应采用2英寸／ns准则。表3给出了常用数字逻辑基于2英寸／ns准则的走线长度。2英寸／ns准则也适用于模拟电路的走线设计。
对于利用绝缘材料将信号层与电源／电线层隔离的PCB板的特性阻抗可用下式计算：
式中εr为PCB板材料介电常数；d为各层的厚度（mils）；w为线宽（mils）；t为线厚（mils）。
信号层走线的单向传输时间由下式确定：
例如：一个标准4层PCB板，一般利用0.021〃FR－4（εr＝4.7）型绝缘材料隔离，采用8mil宽、1.4 mil厚的铜层走线，其特性阻抗为88Ω，单向传输时间为1.7 ns／ft。
总之，在PCB设计时，必须按实际情况和可能大些，将信号线间隙用地线填充。电源和地线采用平行走线，有利于减小电感。
粤公网安备 44030902003195号