电路设计技巧

使用方阵并不是失败:PCB屏蔽保护您的设计

在公元前7世纪,古希腊重步兵携带一个的巨大的凹形圆盾,叫做hoplon。它由青铜和木头制作而成,hoplon或Argive盾牌可以从下巴到膝盖保护士兵,并且当重叠一起时它可以组成希腊方阵。

在20世纪初,埃塞俄比亚人在与意大利侵略军队作战时使用了盾牌。埃塞俄比亚人在战争中不断撞击盾牌,成为战斗的可怕前奏。古代军队部署盾牌以防止虚假攻击以及形成战争策略。 PCB设计通常需要依靠不同类型的屏蔽来保护敏感电路免受杂散射频信号的影响。

在这些电路的前端,走线尽一切可能使电磁干扰(EMI)逃逸到其领域的外围。那些冲突不会结束。屏蔽应该作为整个PCB设计策略的一部分。屏蔽和屏蔽设计应该成为PCB初始设计过程的一部分,而不是将屏蔽视为附加功能。

PCB屏蔽能为您做什么?

RF前端、开关和时钟电路通过传导路径或辐射发射EMI。结合良好的PCB设计和良好的屏蔽可减轻EMI。良好的EMI电路板设计涉及布局、滤波器的位置和接地层。一个设计良好的PCB可以最大限度地减少寄生电容和接地回路。金属、磁性材料和垫片可以用作屏蔽来防止EMI辐射。

PCB屏蔽并不是提供一个物理屏障来应对矛和剑,而是模拟一个连接到地的法拉第笼。使用地平面构成笼子的底面的同时,可以使用金属屏蔽来形成其他五面。

屏蔽会引起电磁能量的反射损失和吸收损失。反射损耗随场的类型而变化,并且产生为空气对屏蔽或屏蔽对空气损耗。当场通过屏蔽传播时,产生吸收损失。吸收损耗随着屏蔽材料的类型而变化。屏蔽效能等于反射和吸收损耗的总和。导电屏障遮盖全部或部分电路,吸收并反射来自环形天线的辐射,并建立电气隔离。

尽管您的设计可能不需要诺克斯堡,但机壳可能会有所帮助。

当罗马军团使用陆龟队形时,盾墙的概念就变得很有名了。您还可以使用屏蔽来形成墙,以保护敏感电路免受其他电路发出的有害电磁干扰。电磁场包含彼此具有90°取向的电场和磁场。

如果电场与磁场相互作用,就会发生传播。通过使用金属屏蔽和磁屏蔽的组合来衰减辐射电磁干扰波的电场(E场)和磁场(H场),屏蔽墙将PCB的各部分分开。

圆形或方形:不同的屏蔽满足不同的PCB需求

与青铜圆盾hoplons不同,PCB上使用的屏蔽罩不能防止下巴到膝盖。隐藏的敌人如孔径辐射和谐振腔会使生活变得困难。电磁干扰可以在任何地方弹出。随着电子设备变得更小,屏蔽设计强调轻量化、机械稳定性和电效率的组合。

您为PCB设计选择的屏蔽取决于辐射是以近场辐射还是远场辐射、干扰频率以及干扰是作为电场还是磁场干扰出现。这些因素中的每一个都会影响屏蔽类型和厚度的选择。

屏蔽盖下的大部分辐射都是以近场辐射的形式出现的。随着近场辐射,反射和吸收损耗随频率而变化。数字电路引起电场辐射,在较低频率下具有较高的反射损耗,在较高频率下具有较高的吸收损失。开关模式电源在低频时会产生具有较小反射和吸收损耗的磁场辐射。

通过任何战争保护您的设计不受内部和外部的损失。

近场和远场辐射具有不同的源特征和不同的E / H比。 EMI是一种远场辐射。远场源在较低频率下具有较大的反射损失。频率越高,吸收损失越大。在决定屏蔽材料类型时,应考虑两个关键变量:电导率测量屏蔽材料传导电流的能力。渗透性测量材料支持在材料内形成磁场的能力。具有高磁导率的屏蔽具有低磁阻,并且可以引导磁场。

与电流和电阻一样,最低的磁阻量为磁场创建了一条路径。屏蔽材料厚度对于具有低频磁场应用的PCB来说是一个重要因素。

仍然需要呼吸:缝隙控制屏蔽效能

古堡总是有入侵军队可以利用的脆弱点。良好的屏蔽设计也考虑机械强度和对气流的需求。屏蔽层包括缝隙,通过允许空气流过屏蔽层开口来减少热积聚。屏蔽设计中缝隙的数量和尺寸控制着屏蔽的有效性。

尽管许多缝隙降低了有效性,但缝隙和频率之间的间距决定了减小量。另外,缝隙的泄漏量取决于开口的最大线性尺寸。

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