【正文】 很大的電流、吸收很大的功率，從而將電壓鉗制在允許的范圍內(nèi)。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 4． 3 電源供電電路設(shè)計(jì)中的退耦電容 ? 電源供電電路電磁兼容設(shè)計(jì)的常規(guī)做法之一是在印制板的各個(gè)關(guān)鍵部位配置適當(dāng)?shù)耐笋铍娙荨Ｍ笋铍娙菘梢砸种埔蜇?fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，在安裝時(shí)應(yīng)緊靠 IC相應(yīng)管腳或相應(yīng)電路焊接。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 退耦電容的一般配置原則是： ? ①電源輸入端跨接 10~100uF的電解電容器。如有可能，接 100uF以上的更好。 ? ②原則上每個(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0． 01 uF的瓷片電容，如遇印制板空隙不夠，可每 4～ 8個(gè)芯片布置一個(gè) 1～ 10 uF的鉭電容。 ? ③對(duì)于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的器件，如 RAM、 ROM存儲(chǔ)器件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間接入退耦電容。 ? ④電容引線不能過(guò)長(zhǎng)，尤其是高頻旁路電容引線更應(yīng)短。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? ⑤ 在印制線路板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)，操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采用 RC電路來(lái)吸收放電電流。一般 R取 1～ 2 kΩ，C取 2． 2～ 47uF。 ? ⑥ CMOS的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此在使用時(shí)對(duì)不用端要接地或接正電源。 ? ⑦使用邏輯電路時(shí)凡能不用高速邏輯電路的就不用；在電源與地之間加去耦電容；注意長(zhǎng)線傳輸中的波形畸變；用 RS觸發(fā)器作為按鈕與電子線路之間配合的緩沖。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 因?yàn)榈鼐€的阻抗總不會(huì)是零，當(dāng)一個(gè)電流通過(guò)有限阻抗時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓降。因此，應(yīng)該將地線上的電位想像為大海中的波浪一樣，此起彼伏。 ? 許多電磁干擾問(wèn)題是由地線產(chǎn)生的，因?yàn)榈鼐€電位是整個(gè)電路工作的基準(zhǔn)電位，如果地線設(shè)計(jì)不當(dāng)，地線電位就不穩(wěn)，就會(huì)導(dǎo)致電路故障。地線的電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是要保證地線電位盡量穩(wěn)定，從而消除干擾現(xiàn)象。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 5． 1 地線的阻抗 ? 地線的阻抗引起的地線上各點(diǎn)之間的電位差能夠造成電路的誤動(dòng)作，用歐姆表測(cè)量地線的電阻時(shí)，地線的電阻往往在毫歐姆級(jí)，電流流過(guò)這么小的電阻時(shí)為什么會(huì)產(chǎn)生這么大的電壓降，導(dǎo)致電路工作的異常。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 要明白這個(gè)問(wèn)題，首先要區(qū)分開(kāi)導(dǎo)線的電阻與阻抗兩個(gè)不同的概念。電阻指的是在直流狀態(tài)下導(dǎo)線對(duì)電流呈現(xiàn)的阻抗，而阻抗指的是交流狀態(tài)下導(dǎo)線對(duì)電流的阻抗，這個(gè)阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的。 ? 任何導(dǎo)線都有電感，當(dāng)頻率較高時(shí)，導(dǎo)線的阻抗遠(yuǎn)大于直流電阻，表 1051給出的數(shù)據(jù)說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。在實(shí)際電路中，造成電磁干擾的信號(hào)往往是脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)包含豐富的高頻成分，因此會(huì)在地線上產(chǎn)生較大的電壓。 ? 對(duì)于數(shù)字電路而言，電路的工作頻率是很高的，因此地線阻抗對(duì)數(shù)字電路的影響是較大的。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 如果將 10 Hz時(shí)的阻抗近似認(rèn)為是直流電阻，可以看出當(dāng)頻率達(dá)到 10 MHz時(shí)，對(duì)于 1 m長(zhǎng)導(dǎo)線，它的阻抗是直流電阻的 1000倍至 10萬(wàn)倍。 ? 因此對(duì)于射頻電流，當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，電壓降是很大的。 ? 增加導(dǎo)線的直徑對(duì)于減小直流電阻是十分有效的，但對(duì)于減少交流阻抗的作用很有限。在電磁兼容中，人們最關(guān)心的交流阻抗。 ? 為了減少交流阻抗，一個(gè)有效的辦法是多根導(dǎo)線并聯(lián)。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 當(dāng)兩根導(dǎo)線相距較遠(yuǎn)時(shí)，它們之間的互感很小，總電感相當(dāng)于單根導(dǎo)線電感的一半。 ? 因此可以通過(guò)多條接地線來(lái)減小接地阻抗。但要注意的是，多根導(dǎo)線之間的距離不能過(guò)近。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 5． 2 地線的干擾機(jī)理 ? 由于地線阻抗的存在，當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，就會(huì)在地線上產(chǎn)生電壓。當(dāng)電流較大時(shí)，這個(gè)電壓可以很大。例如附近有大功率電器啟動(dòng)時(shí)，會(huì)在地線中流過(guò)很強(qiáng)的電流。這個(gè)電流會(huì)在兩個(gè)設(shè)備的連接電纜上產(chǎn)生電壓。由于電路的不平衡性，每根導(dǎo)線上的電流不同，因此會(huì)產(chǎn)生差模電壓，對(duì)電路造成影響。由于這種干擾是電纜與地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，因此成為地環(huán)路干擾。地環(huán)路中的電流還可以由外界電磁場(chǎng)感應(yīng)出來(lái)。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 公共阻抗干擾，當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí)，由于地線的阻抗，一個(gè)電路的地電位會(huì)受另一個(gè)電路工作電流的調(diào)制。 ? 這樣一個(gè)電路中的信號(hào)會(huì)耦合進(jìn)另一個(gè)電路，這種耦合稱為公共阻抗耦合。 ? 公共阻抗耦合，在數(shù)字電路中，由于信號(hào)的頻率較高，地線往往呈現(xiàn)較大的阻抗。 ? 這時(shí)，如果存在不同的電路共用一段地線，就可能出現(xiàn)公共阻抗耦合的問(wèn)題。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 5． 3 地線干擾對(duì)策 ? 1．地環(huán)路對(duì)策 ? 從地環(huán)路干擾的機(jī)理可知，只要減少地環(huán)路中的電流就能減少地環(huán)路干擾。 ? 如果能徹底消除地環(huán)路中的電流，則可以徹底解決地環(huán)路干擾的問(wèn)題。 ? 因此，有以下幾種解決地環(huán)路干擾的方案。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? (1)將一端的設(shè)備浮地 ? 如果將一端電路浮地，就切斷了地環(huán)路，因此可以消除地環(huán)路電流。但有兩個(gè)問(wèn)題需要注意，一個(gè)是出于安全的考慮，往往不允許電路浮地。這時(shí)可以考慮將設(shè)備通過(guò)一個(gè)電感接地。這樣對(duì)于 50 Hz的交流電流設(shè)備接地阻抗很小，而對(duì)于頻率較高的干擾信號(hào)，設(shè)備接地阻抗較大，減小了地環(huán)路電流。但這樣做只能減小高頻干擾的地環(huán)路干擾。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? (2)使用變壓器實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的連接 ? 利用磁路將兩個(gè)設(shè)備連接起來(lái)，可以切斷地環(huán)路電流。但要注意，變壓器初次級(jí)之間的寄生電容仍然能夠?yàn)轭l率較高的地環(huán)路電流提供通路，因此變壓器隔離的方法對(duì)高頻地環(huán)路電流的抑制效果較差。 ? (3)使用光隔離器 ? 另一個(gè)切斷地環(huán)路的方法是用光實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。這可以說(shuō)是解決地環(huán)路干擾問(wèn)題的最理想方法。用光連接有兩種方法，一種是用光耦器件，另一種是用光纖連接 。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 2．消除公共阻抗耦合 ? 消除公共阻抗耦合的途徑有兩個(gè)，一個(gè)是減小公共地線部分的阻抗，這樣公共地線上的電壓也隨之減小，從而控制公共阻抗耦合。 ? 另一個(gè)方法是通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥胤绞奖苊庀嗷ジ蓴_的電路共用地線，一般要避免強(qiáng)電電路和弱電電路共用地線，數(shù)字電路和模擬電路共用地線。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 減小地線阻抗的核心問(wèn)題是減小地線的電感。這包括使用扁平導(dǎo)體做地線，用多條相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)導(dǎo)體接地線。 ? 對(duì)于印刷電路板，在雙層板上布地線網(wǎng)格能夠有效地減小地線阻抗，在多層板中專門用一層做地線雖然具有很小的阻抗，但這會(huì)增加線路板的成本。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 通過(guò)適當(dāng)接地方式避免公共阻抗的接地方法是并聯(lián)單點(diǎn)接地 ， 如圖 1051所示 。 ? 并聯(lián)接地的缺點(diǎn)是接地的導(dǎo)線過(guò)多 。 因此在實(shí)際中 ， 沒(méi)有必要所有電路都并聯(lián)單點(diǎn)接地 ， 對(duì)于相互干擾較少的電路 ， 可以采用串聯(lián)單點(diǎn)接地 。 ? 例如 ， 可以將電路按照強(qiáng)信號(hào) 、 弱信號(hào) 、 模擬信號(hào) 、 數(shù)字信號(hào)等分類 ， 然后在同類電路內(nèi)部用串聯(lián)單點(diǎn)接地 ， 不同類型的電路采用并聯(lián)單點(diǎn)接地 ，構(gòu)成串并聯(lián)單點(diǎn)接地 ， 如圖 1052所示 。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 地線造成電磁干擾的主要原因是地線存在阻抗，當(dāng)電流流過(guò)地線時(shí)，會(huì)在地線上產(chǎn)生電壓，這就是地線噪聲。在這個(gè)電壓的驅(qū)動(dòng)下，會(huì)產(chǎn)生地線環(huán)路電流，形成地環(huán)路干擾。當(dāng)兩個(gè)電路共用一段地線時(shí)，會(huì)形成公共阻抗耦合。 ? 解決地環(huán)路干擾的方法有切斷地環(huán)路，增加地環(huán)路的阻抗，使用平衡電路等。 ? 解決公共阻抗耦合的方法是減小公共地線部分的阻抗，或采用并聯(lián)單點(diǎn)接地，徹底消除公共阻抗。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 10． 5． 4 地線設(shè)計(jì)的原則 ? 接地是控制電路干擾的重要方法。將接地和屏蔽結(jié)合起來(lái)，可解決大部分干擾問(wèn)題。一般來(lái)講，地線結(jié)構(gòu)可分為系統(tǒng)地、機(jī)殼地、數(shù)字地和模擬地。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： ? 1．?dāng)?shù)字地與模擬地分開(kāi) ? 若電路板上既有高速數(shù)字電路，又有線性模擬電路，應(yīng)使它們盡量分開(kāi)，兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。 ? 高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積地箔。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 2．正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地 ? 電路的低頻模擬部分，工作頻率低，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流干擾影響較大，因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。在數(shù)字部分，工作頻率高，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，采用就近多點(diǎn)接地。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 3．接地線應(yīng)盡量加粗 ? 若接地線用很細(xì)的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，致使信號(hào)電平不穩(wěn)，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在 2~3 mm以上。 ? 4．接地線構(gòu)成閉環(huán)電路 ? 只由數(shù)字電路組成的印刷電路板，其接地電路布成圓環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。 PCB電磁兼容技術(shù) — 湖南商務(wù)職院 ? 本章小結(jié) ? (1)電磁兼容問(wèn)題的三個(gè)要素是：電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。 ? (2)集成電路芯片的 EMC問(wèn)題。 ? (3)濾波設(shè)計(jì)。 ? (4)屏蔽與搭接設(shè)計(jì)。 ? (5)電源設(shè)計(jì)。 ? (6)地線設(shè)計(jì)。