CN113939074A - 抗干扰的电路板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗干扰的电路板及电子设备，所述电路板包括：电路板本体；接地面板，设置于所述电路板本体上；所述接地面板被物理分割为至少两部分，使至少两部分的所述接地面板中的至少之一作为子接地面板；所述子接地面板进行接地连接，作为所述电路板本体中工作电路的接地端。本发明在保证电路板本体成本及结构无大的改动情况下，提升了电路板本体的抗干扰效果，提升了其信号处理的质量。

Description

抗干扰的电路板及电子设备

技术领域

本发明涉及信号抗干扰技术，尤其涉及一种抗干扰的电路板及电子设备。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展，手机等移动式电子设备被大量应用于我们的生活当中，为提升电子设备的实用性，一般电子设备均具有通信功能，为适配电子设备的通信功能，电子设备所支持的高强度射频信号(电磁波)也随之大幅度增加，进而对其他电子产品形成干扰，影响其他电子设备到正常使用，因此，防止电子设备的信号干扰(Cell PhoneInterference，CPI)的需求也大幅增加。

针对电子设备中存在CPI的情况，现阶段的解决方式，主要分为屏蔽电磁波及吸收电磁波两种，都是通过削弱电磁波能量来达到保护系统的效果，大致的方式如下：

使用屏蔽壳体(shielding case)将PCB等电路板的重要组件屏蔽，隔绝电磁波能量；或者，使用铝箔、铜箔、导电布等具有金属特性的材质来制造类似shielding case的屏蔽空间，隔绝电磁波能量；或者，使用吸波材等具有吸收辐射能力的材质降低电磁波能量。而对于使用屏蔽壳体的方式，屏蔽壳体需要具有较大体积，这导致成本高昂。使用铝箔、铜箔、导电布等具有金属特性的材料，需要搭配整体机构设计进行接地方式优化，虽然成本较shielding case稍低，但其设计及组装复杂，不利于量产。而采用吸收辐射能力的材料的方式，由于不需设计接地方式，因此组装相对简单，但由于材料特性关系，成本高昂。

发明内容

本发明提供一种抗干扰的电路板及电子设备，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

本发明一方面提供一种抗干扰的电路板，包括：

电路板本体；

接地面板，设置于所述电路板本体上；

所述接地面板被物理分割为至少两部分，使至少两部分的所述接地面板中的至少之一作为子接地面板；所述子接地面板进行接地连接，作为所述电路板本体中工作电路的接地端。

可选地，所述接地面板通过导体连接件设置于所述电路板本体上；

所述子接地面板通过所述导体连接件接地。

可选地，所述接地面板被物理分割为至少两部分，包括：

所述接地面板被物理分割作为所述子接地面板的面积，小于设定阈值。

可选地，所述子接地面板基于自身形状及尺寸确定的最低截止频率，大于无线信号干扰测试所确定的最大频率，使所述子接地面板与无线信号干扰频率之间无共振现象产生。

可选地，所述子接地面板上保留有一个所述导体连接件。

可选地，所述导体连接件包括以下至少之一：

螺钉、焊点、螺栓连接件。

可选地，所述子接地面板上保留有至少一个所述导体连接件。

可选地，所述电路板本体包括以下至少之一：

CPU板、高清晰多媒体接口HDMI板、音频Audio面板、印刷电路板PCB板、无线天线处理面板。

可选地，所述接地面板设置于所述电路板本体的空乏区，以防止所述电路板本体变形。

本发明另一方面提供一种电子设备，包括通信接口、存储器、通信总线和所述的抗干扰的电路板，其中，电路板，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序。

本发明通过在电路板本体的接地面板上开设隔断槽等，使接地面板被物理分割为至少两部分，并使至少一部分作为子接地面板进行接地连接，作为所述电路板本体中工作电路的接地端。本发明通过使接地连接的子接地面板的面积更小，可以对干扰信号进行抑制，不会对电路板本体中的工作电路进行干扰，大大提升了电路板本体的抗干扰能力。在保证电路板本体成本及结构无大的改动情况下，提升了电路板本体的抗干扰效果，提升了其信号处理的质量。

附图说明

图1示出了抗干扰的电路板的组成结构示意图；

图2示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图；

图3示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图；

图4示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对电路板的CPI问题，以往的解决方式，不论是采用shielding case、铜铝箔等导电材料抑或是吸波材料，虽能够解决电路板的CPI问题，但同时也会对电路板的制造成本及组装造成巨大冲击，这会导致企业盈利能力受到大幅侵蚀，导致企业的竞争力大幅下降。

本发明实施例的技术方案，正是为了同时兼顾成本及解决问题的双面需求，藉由修改电路板表面的接地面板(GND plane)，将电路板表面的GND Plane进行分割，使各分割后的部分达到物理上独立，使被分割部分各自或至少部分通过接地设计来分散电磁波的能量，达到降低电磁波干扰的目的。本发明实施例对电路板表面的GND Plane进行拆分后，通过不同的下地路径来分散电磁波能量，从而直接降低了电磁波对电路板工作电路信号干扰的影响。

由于电路板表面的GND Plane，相对容易聚集电磁波能量，从而影响CPI干扰系统正常运作，因此通过对电路板表面的GND Plane进行布局(layout)的方式，控制电磁波的下地路径，在尽量不影响电路板中总GND Plane的面积的前提下，解决电路板的CPI问题。

以下结合附图，对本发明实施例的技术方案作进一步的阐述。

图1示出了抗干扰的电路板的组成结构示意图，如图1所示，电路板包括电路板本体和接地面板(GND Plane)，电路板本体中设置有集成电路，该集成电路能够提供相应的工作电路，如包括CPU、GPU、无线天线功能的工作电路等，使电路板为电子设备提供相应的的核心功能。

由于印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的板层数不断增加，板层堆栈过程容易产生板弯变形的现象，使得PCB板的良率大大降低。为了解决此问题，进而提升PCB板的良率，因此PCB布线时会尽量将电路板的空乏区填满，具体作法是，如图1所示，利用GNDshape来填满未走线区域，但额外铺设的GND shape，会对电路板的CPI测试造成额外的能量累积，进而造成CPI测试失败。因此，利用GND shape来补满电路板的未走线区域的方式，对于电路板的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)而言是非常不利的，因为电路板表面的GND shape设置的越多，其外界的干扰信号就容易透过PCB板表面的GND shape而影响电路板的工作功能，例如CPI的耐受性测试就能很好地说明这一点。

另外，近年来无线信号的工作电压越来越低，被干扰或误动作的现象越来越明显，DDR这种低工作电压但高工作频率的信号很容易就会被外部的噪声干扰，而为了提高电路板良率而增加的GND shape则更容易让CPI的干扰去影响DDR信号的运作，进而造成电路板的工作系统当机等。

图2示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图，如图2所示，本发明实施例的抗干扰的电路板包括：

电路板本体；

接地面板(GND Plane)，设置于所述电路板本体上；图2中，GND Plane上设置有螺钉孔(Screw hole#1、Screw hole#2)，从而可以通过螺钉将GND Plane固定于所述电路板本体上。

所述接地面板被物理分割为至少两部分，图2中，通过Cut#1的切割线，将GNDPlane切割为两部分，即GND Plane#1和GND Plane#2。GND Plane#1和GND Plane#2在物理上是完全分割开来的。本发明实施例中，对于GND Plane切割后的两部分，使至少两部分的所述接地面板中的至少之一作为子接地面板，图2中，GND Plane#1可以通过在两个螺钉孔中安装的螺钉等实现接地连接，使GND Plane#1作为子接地面板；所述子接地面板通过接地连接，作为所述电路板本体中工作电路的接地端。

如图2所示，通过在图2所示的切割线Cut#1位置处，将电路板中的DDR下方GNDPlane切开，使GND Plane分为GND Plane#1和GND Plane#2，GND Plane#1和GND Plane#2分别代表两个不同的电磁波下地路径。

图3示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图，如图3所示，作为一种示例，由于GND Plane是通过螺丝孔的连接方式实现接地连接的，螺丝孔作为主要的下地路径，因此。除了图2所示的cut#1线切割方式之外，还可以新增切割线Cut#2，对GNDPlane进一步切割，使将GND Plane分为GND Plane#A、GND Plane#B和GND Plane#C三部分，断开Screw hole#1和Screw hole#2在GND Plane表面的连结，使Screw hole#1和Screwhole#2各自独立地位于GND Plane#A及GND Plane#B，使电路板被强制分离为两种下地路径。

图4示出了本发明实施例的抗干扰的电路板的组成结构示意图，如图4所示，作为一种示例，也可以单纯断开Screw hole#1跟Screw hole#2在表面的连结，将GND Plane分割生成各自独立的GND Plane#a、GND Plane#b，断开Screw hole#1和Screw hole#2在GNDPlane表面的连结，GND Plane被强制分流为两部分的电磁波下地路径，使GND Plane#a、GNDPlane#b分别藉由Screw hole#1和Screw hole#2进行下地连接。

本发明实施例中，所述接地面板可以通过导体连接件设置于所述电路板本体上；这样，所述子接地面板通过所述导体连接件接地。如图2至图4的结构所示。所述导体连接件包括以下至少之一：螺钉、焊点、螺栓连接件。也就是说，除了前述通过螺钉孔及螺钉方式将接地面板固定于所述电路板本体上的方式之外，也可以通过焊接方式，通过焊点将接地面板固定于所述电路板本体上。或者，通过螺栓、螺母的连接结构将接地面板固定于所述电路板本体上。

本发明实施例中，所述子接地面板上保留有一个所述导体连接件，以实现接地连接。

本发明实施例中，所述接地面板被物理分割作为所述子接地面板的面积，小于设定阈值。这里的设定阈值为1100平方毫米。

本发明实施例中，所述子接地面板基于自身形状及尺寸确定的最低截止频率，大于无线信号干扰测试所确定的最大频率，使所述子接地面板与无线信号干扰频率之间无共振现象产生。

本发明实施例中，电路板本体包括以下至少之一：

CPU板、高清晰多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)板、音频Audio面板、印刷电路板PCB板、无线天线处理面板。

本发明实施例中，所述接地面板设置于所述电路板本体的空乏区，以防止所述电路板本体变形。

本发明实施例通过前述对电路板中的接地面板的切割处理，大幅提升了电路板的电磁波抗干扰性能。本发明实施例设计简单且不需要额外的辅料，避免了额外的组装，同时也大幅降低了成本。本发明实施例只要在电路板进行布局(layout)设计时确认表层DDR区域的GND Plane铺设方式，即可实现干扰信号的滤除。

以下结合图2至图3所示的GND plane分割方式，进一步阐明本发明实施例的技术方案是工作原理。

CPI的干扰是模拟手机的900MHz/1.8GHz/1.9GHz的无线信号对电路板工作电路造成的影响。根据电磁波波速公式：电磁波波速＝波长×频率，可以得知900MHz/1.8GHz/1.9GHz的无线信号对应的波长分别为33cm/17cm/16cm，而根据电磁学理论基础可知，波长越短其信号穿透能力越强，也就容易对电路板产生相应的干扰，为了解决因铺设GND shape而衍生的CPI问题，本发明实施例采取削减GND shape面积的方式来降低CPI对电路板工作电路所造成的干扰的影响。

本发明实施例中，当CPI的信号从GND shape进入而干扰DDR的信号时，CPI的信号是全部进入同一个GND shape而对电路板系统进行干扰，所以导致DDR无法承受此CPI的干扰能让而导致电路板系统误动作。而依据电磁干扰(Electro Magnetic Interference，EMI)多重路径的原理，其多点下地对于EMI的返回路径与能量的分散具有良好的效果，因此，本发明实施例把EMI的多重路径原理应用在电磁抗干扰(Electro MagneticSusceptibility，EMS)的场景中，即CPI也是其中一种EMS，将原本的GND shape拆分成两块或以上的子GND shape，这样，相应的CPI的干扰能量也会被分散，以此来解决DDR无法承受CPI干扰的问题。

本发明实施例中，通过切割GND shape来解决电路板的CPI问题，具体地，将单一子GND shape面积维持在1100mm²以下，可以有效降低CPI对电路板工作系统的影响。同时根据波导的截止频率公式：

这里，f_c为截止频率，c为电磁波速度，a为GNDshape横截面的长度，b为GND shape横截面的宽度。由于GND plane为平面波导，因此公式简化为

m为电磁波的模值。以前述图3、图4所示的切割结构来看，长边约为2577mil，即a＝6.42cm，其m＝1时可得到最低截止频率为f_c约为2328MHz，因此由CPI所造成的频率将无法在此GND plane进行共振。

表1示出了针对GND Plane的切割情况的抗干扰试验，实现对象为普通的PCB板，型号为GP540/GP740为例，其抗干扰试验结果如下：

表1

因此，本发明实施例中，需要使电路板中的子GND shape数目达到多个，即两个以上，以此来滤除多路干扰信号，并且，每一片作为子接地面板的面积小于1100mm²，单一子接地面板的最低截止频率需大于CPI测试的最高频率。

本发明实施例的技术方案可以应用在各种不同的信号干扰消除的场景中，包括CPU/HDMI/Audio等。不必使用昂贵的材料和复杂的结构来解决CPI问题，从而提高了工厂的生产效率并节省贴附吸波材的时间成本。

本发明实施例还记载了一种电子设备，包括通信接口、存储器、通信总线和前述实施例的抗干扰的电路板，其中，电路板，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序

存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器111可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的电路生成应用中的电源标识方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。电子设备还可以包括：输入装置和输出装置，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构互连。该输入装置可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置可以向外部输出各种信息，包括确定出的距离信息、方向信息等。该输出装置可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出装置等等。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种抗干扰的电路板，其特征在于，所述电路板包括：

电路板本体；

接地面板，设置于所述电路板本体上；

所述接地面板被物理分割为至少两部分，使至少两部分的所述接地面板中的至少之一作为子接地面板；所述子接地面板进行接地连接，作为所述电路板本体中工作电路的接地端。

2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述接地面板通过导体连接件设置于所述电路板本体上；

所述子接地面板通过所述导体连接件接地。

3.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述接地面板被物理分割为至少两部分，包括：

所述接地面板被物理分割作为所述子接地面板的面积，小于设定阈值。

4.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述子接地面板基于自身形状及尺寸确定的最低截止频率，大于无线信号干扰测试所确定的最大频率，使所述子接地面板与无线信号干扰频率之间无共振现象产生。

5.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述子接地面板上保留有一个所述导体连接件。

6.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，所述导体连接件包括以下至少之一：

螺钉、焊点、螺栓连接件。

7.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述子接地面板上保留有至少一个所述导体连接件。

8.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述电路板本体包括以下至少之一：

CPU板、高清晰多媒体接口HDMI板、音频Audio面板、印刷电路板PCB板、无线天线处理面板。

9.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述接地面板设置于所述电路板本体的空乏区，以防止所述电路板本体变形。

10.一种电子设备，其特征在于，包括通信接口、存储器、通信总线和权利要求1至5任一项所述的抗干扰的电路板，其中，电路板，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序。

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