技術(shù)資訊 I 模擬隔離對 PCB 設(shè)計(jì)有何影響

耀創(chuàng)深圳

本文要點(diǎn)

模擬隔離在 PCB 設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用，在準(zhǔn)確性和信號完整性極為關(guān)鍵的應(yīng)用中更是如此。

隔離可確保模擬信號不受來自電路其他部分、數(shù)字元件或外部來源的噪聲和干擾的影響。

在設(shè)計(jì)采用模擬隔離的 PCB 時(shí)，工程師必須仔細(xì)考慮 layout、器件擺放和屏蔽技術(shù)選擇等因素。

模擬隔離需要將電路的不同部分分開并進(jìn)行隔離，因此會對 PCB 設(shè)計(jì)（即 PCB）產(chǎn)生影響。模擬隔離是指將電子電路元件分隔開，以防止它們之間產(chǎn)生不必要的相互作用或干擾。為此要使用可以隔離模擬信號的元件或技術(shù)，模擬信號是指從電路的一個(gè)部分傳輸?shù)搅硪粋�(gè)部分且隨時(shí)間不斷變化的信號。

在 PCB 設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)模擬隔離的 8 種方法



01
器件擺放
? 在物理層面將 PCB 的各個(gè)部分分隔開，以防止干擾并盡量減少串?dāng)_和電磁干擾。

? 按照一定的策略擺放變壓器或光電耦合器等提供隔離的元件，以實(shí)現(xiàn)有效隔離。


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02
信號布線
? 將需要隔離的信號布設(shè)在獨(dú)立的 PCB 走線上。

? 在隔離元件周圍設(shè)置禁止布線區(qū)，確保其他信號或器件不會侵入隔離區(qū)。


03
接地
? 分割接地平面或接地層，保持所隔離信號的完整性。

? 使用正確的接地技術(shù)，如星形接地或隔離變壓器，防止形成接地回路并保持信號質(zhì)量。


04
電源設(shè)計(jì)
? 為電路的不同部分使用隔離電源。

? 仔細(xì)考慮電源的位置和布線。

05
屏蔽
? 選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧�，如�?dǎo)電箔或金屬遮罩，將敏感器件遮蔽起來。

? 覆蓋所有側(cè)面和頂部，同時(shí)將其焊接到元件下方的接地平面。


06
電氣間隙和爬電距離
? 遵循安全標(biāo)準(zhǔn)中的電氣間隙和爬電距離要求。

? 確保隔離屏蔽足夠堅(jiān)固，以防止電弧或電擊穿。


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07
散熱考慮
? 考慮適當(dāng)?shù)臒峁芾泶胧�，確保隔離元件在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。


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08
PCB 層堆疊
? 選擇可容納隔離電源平面和信號層的 PCB 層堆疊。


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模擬隔離的應(yīng)用

模擬隔離可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，必須將不同的電路部分分隔開，以確保信號完整性，最大限度地減少干擾并提高安全性。


受屏蔽罩保護(hù)的 PCB 模擬隔離區(qū)。

使用模擬隔離的一些典型應(yīng)用包括：

音頻系統(tǒng)：模擬隔離在音頻系統(tǒng)中的作用非常關(guān)鍵，可防止接地回路并減少噪音，從而確保高質(zhì)量的音頻信號傳輸。

醫(yī)療器械：模擬隔離可防止電流在設(shè)備的不同部分之間流動，從而確�；颊叩陌踩�。

工業(yè)儀器儀表：模擬隔離利用隔離放大器、變壓器和光電耦合器來保護(hù)敏感的測量和控制電路。

電源：模擬隔離在電源電路中至關(guān)重要，可防止輸入和輸出之間的電氣耦合，確保用戶安全并保護(hù)連接的設(shè)備。

電機(jī)控制：模擬隔離有助于防止噪聲和干擾影響電機(jī)控制應(yīng)用中的控制電路。

通信系統(tǒng)：模擬隔離用于保護(hù)敏感的通信電路免受干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?li>汽車電子：模擬隔離用于防止不同車載系統(tǒng)之間的干擾，在這些系統(tǒng)中，電氣噪聲非常常見。

測試和測量設(shè)備：在精密測量應(yīng)用中，模擬隔離用于保持信號準(zhǔn)確度和防止干擾。

可再生能源系統(tǒng)：在可再生能源系統(tǒng)的電力電子設(shè)備中，模擬隔離用于保護(hù)控制電路并確保安全運(yùn)行。

傳感器：工業(yè)和醫(yī)療傳感器通常需要采用模擬隔離，以防止接地回路和干擾。

這些應(yīng)用突出了模擬隔離在不同領(lǐng)域的重要性，它有助于提高電子系統(tǒng)的性能、安全性和可靠性。用于隔離的具體元件取決于每個(gè)應(yīng)用的具體要求。

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原文由Cadence楷登PCB及封裝資源中心整理撰寫。
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