印刷电路板的电磁兼容和信号完整性设计

如今的快速开发周期要求产品在首次进入实验室进行测试时就满足其EMC要求。电路板布局更改和其他EMC“修复”可能会显著增加产品的成本和/或延迟其开发进度。EMC要求的首次通过从电路板布局开始。印刷电路板的布局往往是影响电子系统电磁兼容性的最重要的因素。根据“设计规则”列表自动布线或布局的电路板通常在第一次通过时不满足电磁兼容性要求;使用这些电路板的产品更可能需要昂贵的修复，如电缆或屏蔽外壳上的铁氧体。花时间确保组件放置正确，过渡时间不受偶然机会影响，并优化路径，通常会导致产品在时间和预算内满足所有电磁兼容性和信号完整性要求。

在产品开发的早期识别出糟糕的设计功能可以在以后节省大量的时间和费用。本课程强调电路板设计人员必须熟悉的基本概念和工具，以避免电磁兼容性和信号完整性问题。完成本课程的学生将能够就组件选择、组件放置和跟踪路由做出正确的决定。此外，学生还将掌握为数字和混合信号板设计有效配电和接地策略所需的知识和工具。

课程大纲

1. 简介
   • 布局对产品合规性和成本的影响
   • 糟糕的电路板布局示例
   • 设计回顾
2. 接地
   • 地面与电流回流
   • 在滑板上定位地面
3. 当前返回
   • 电流路径跟踪/最小阻抗概念
   • 输电线路
4. 识别天线和噪声端口
   • 天线结构好坏
   • 传导瞬态噪声端口
   • 用于场耦合的噪声端口
5. 识别噪声源
   • 集成电路作为电磁干扰的来源
   • 寄生振荡与意外噪声源
   • 差模到共模的转换
6. 耦合路径
   • 公共阻抗耦合
   • 电场耦合
   • 磁场耦合
7. 混合信号PCB布局策略
   • 管理当前返回路径
   • 管理基础
   • 设计的例子
8. 滤波器设计与布局
   • 插入损耗
   • 一阶滤波器
   • 二阶低通滤波器
   • 三阶低通滤波器
9. 电路板屏蔽
   • 保护原则
   • 如何以及何时屏蔽pcb
   • 终端电缆屏蔽
10. 直流配电与解耦
    • 有效的配电策略
    • 去耦电容器的选择与定位
    • 低电感电容连接
    • 隔离锁相环和其他敏感器件
11. EMC合规性的关键设计注意事项
    • 实施排放合规
    • 辐射排放
    • 辐射免疫
    • 大电流注入
    • ESD和瞬态免疫
12. EMC合规策略
    • 哪些电路或网络值得关注?
    • 哪些转换时间需要控制?
    • 需要跟踪哪些当前路径?
    • 哪些网存在平衡不匹配?
    • 天线在哪里?
    • ESD和瞬态电流会流向哪里?
    • 最坏的情况是什么?
13. 计算机建模
    • 电路求解器和在线计算器
    • 准静态和全波场求解器
    • 设计规则检查器
    • 最大排放/耦合计算器
14. 具体设计实例
    • dc - dc变换器布局
    • 保护有意天线
    • 电机驱动程序
    • 音频板
    • 其他由班级提供
15. 课程总结
    • 关键概念回顾
    • EMC和信号完整性工程师的资源