電磁兼容設(shè)計(jì)講座_如何讓設(shè)計(jì)的產(chǎn)品符合電磁兼容要求(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-02-03 02:59:51 本頁(yè)面
【正文】 一定要單獨(dú)安排 、 遠(yuǎn)離敏感電路 。 ? 不同層所含的雜散電流和高頻輻射電流不同 ， 布線時(shí) ， 不能同等看待 。 多層 PCB的典型布層安排 1 2 3 4 5 6 7 8 9 102 層 S1,G S2,P4 層 S1 G P S26 層 S1 G S2 S3 P S46 層 S1 S2 G P S3 S46 層 S1 G S2 P G S38 層 S1 S2 G S3 S4 P S5 S68 層 S1 G S2 G P S3 G S410 層 S1 G S2 S3 G P S4 S5 G S620H原則 ?20－ H原則 所有的具有一定電壓的印制板都會(huì)向空間輻射電磁能量 ， 為減小這個(gè)效應(yīng) ， 印制板的物理尺寸都應(yīng)該比最靠近的接地板的物理尺寸小 20H， 其中 H是兩個(gè)印制板面的間距 。 按照一般典型印制板尺寸 ， 20H一般為 3mm左右 。 印制板接地 ?首先，要建立分布參數(shù)的概念，高于一定頻率時(shí)，任何金屬導(dǎo)線都要看成是由電阻、電感構(gòu)成的器件。所以，接地引線具有一定的阻抗并且構(gòu)成電氣回路，不管是單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地，都必須構(gòu)成低阻抗回路進(jìn)入真正的地或機(jī)架。 25mm長(zhǎng)的典型的印制線大約會(huì)表現(xiàn) 15nH到 20nH的電感，加上分布電容的存在，就會(huì)在接地板和設(shè)備機(jī)架之間構(gòu)成諧振電路。 印制板接地（續(xù) 〕 ?其次，接地電流流經(jīng)接地線時(shí)，會(huì)產(chǎn)主傳輸線效應(yīng)和天線效應(yīng)。當(dāng)線條長(zhǎng)度為 1／ 4波長(zhǎng)時(shí)，可以表現(xiàn)出很高的阻抗，接地線實(shí)際上是開路的，接地線反而成為向外輻射的夭線。 ?最后，接地板上充滿高頻電流和干擾場(chǎng)形成的渦流，因此，在接地點(diǎn)之間構(gòu)成許多回路，這些回路的直徑（或接地點(diǎn)間距）應(yīng)小于最高頻率波長(zhǎng)的 1/20。 印制電路板的布線 ?專用零伏線和 VCC的走線寬度應(yīng) ≥ 1mm。 ?要為模擬電路專門提供一根零伏線 。 ?單面或雙面板的 電源線和地線應(yīng)盡可能靠近 ， 最好的方法是電源線布在印制板的一面 ， 而地線布在印制板的另一面 ， 上下重合 ， 這會(huì)使電源的阻抗為最低 。 另外 ， 整塊印制板上的電源和地線要呈 “ 井 ” 字分布 ， 以便使布線的電流達(dá)到均衡 。 ?印制線路設(shè)計(jì)中還要特別注意電流流過(guò)電路中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸 ， 因?yàn)檫@些回路就相當(dāng)于正在工作中的小天線 ， 隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射 。 特別是要注意時(shí)鐘部分的走線 ，因?yàn)檫@部分是整個(gè)電路中工作頻率最高的 。 印制電路板的布線 (續(xù) 〕 ? 信號(hào)走線 （ 特別是高頻信號(hào) ） 要盡量短 ， 因?yàn)樗鼈兪堑湫偷陌l(fā)射天線； ? 晶振要盡量靠近 IC， 且布線要較粗； ? 晶振外殼接地； ? PCB板上的線寬不要突變 ， 導(dǎo)線不要突然拐角 。 ?為了減少平行走線時(shí)的串?dāng)_ ， 必要時(shí)可增加印刷線條間的距離；或在走線之間有意識(shí)地安插一根零伏線 ， 作為線條之間的隔離； ? IC的電源管腳要加旁路電容 （ 一般為 104） 到地 。 ?如有可能 ， 在 PCB板的接口處加 RC低通濾波器或 EMI抑制元件（ 如磁珠 、 信號(hào)濾波器等 ） ， 以消除連接線的干擾；但是要注意不要影響有用信號(hào)的傳輸； ?PCB板的信號(hào)接口要盡可能多地分配一些零伏線的連接腳 ， 并均勻地將信號(hào)線分開 。 旁路電容和退耦電容 ?加電容器來(lái)滿足數(shù)字電路工作時(shí)要求的電源平穩(wěn)和潔凈度 。 ?電路中的電容可分為退耦電容 、 旁路電容和容納電容三類 。 ?退耦電容用來(lái)濾除高頻器件在電源板上引起的輻射電流 ，為器件提供一個(gè)局域化的直流 ， 還能減低印制電路中的電流沖擊的峰值 。 ?旁路電容能消除高頻輻射噪聲 。 噪聲能限制電路的帶寬 ，產(chǎn)生共模干擾 。 ?平滑或容納電容是用來(lái)解決開關(guān)器件工作時(shí)電源電壓會(huì)產(chǎn)生突降的問(wèn)題 。 電容器的自諧振頻率 ?應(yīng)該選擇諧振頻率高的電容器。典型的陶瓷電容器的引線大約有 6mm長(zhǎng)，會(huì)引入 15nH的電感，這種類型的電容器對(duì)應(yīng)的自諧振頻率列在下表中。 ?電容器的電容值（ uF） 1 ?電容器的自諧振頻率（ MHz） 5 15 50 ? 電源板和接地板之間構(gòu)成的平板電容器也有自諧振頻率，這一諧振頻率如果與時(shí)鐘頻率如果與時(shí)鐘頻率諧振，就會(huì)使整個(gè)印制板成為一個(gè)電磁輻射器。這一諧振頻率可以達(dá)到 200MHz～ 400MHz，采用 20－ H原則還可以使這個(gè)諧振頻率提高 23倍。 ? 采用一個(gè)大容量的電容器與一個(gè)下容量的電容器并聯(lián)的方法可以有效地改善自諧振頻率特性，當(dāng)大容量的電容器達(dá)到諧振點(diǎn)時(shí)，大電容的阻抗開始隨頻率增加而變大；小容量的電容器尚未達(dá)到諧振點(diǎn)，仍然隨頻率增加而變小并將對(duì)旁路電流起主導(dǎo)作用。 時(shí)鐘電路之 EMC設(shè)計(jì) ?阻抗控制 ：計(jì)算各種由印制板線條構(gòu)成的微帶線和微帶波導(dǎo)的波阻抗 、 相移常數(shù) 、 衰減常數(shù)等等 。 許多設(shè)計(jì)手冊(cè)都可以查到一些典型結(jié)構(gòu)的波阻抗和衰減常數(shù) 。 特殊結(jié)構(gòu)的微帶線和微帶波導(dǎo)的參數(shù)需要用計(jì)算電磁學(xué)的方法求解 。 ?傳輸延遲和阻抗匹配 ：由印制線條的相移常數(shù)計(jì)算時(shí)鐘脈沖受到的延遲 ， 當(dāng)延遲達(dá)到一定數(shù)值時(shí) ， 就要進(jìn)行阻抗匹配以免發(fā)生終端反射使時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)或發(fā)生過(guò)沖 。 阻抗匹配方法有串聯(lián)電阻 、 并聯(lián)電阻 、 戴維南網(wǎng)絡(luò) 、 RC 網(wǎng)絡(luò) 、 二極管陣等 。 ?印制線條上接入較多 容性負(fù)載 的影響：接在印制線條上的容性負(fù)載對(duì)線條的波阻抗有較大的影響 。 特別是對(duì)總線結(jié)構(gòu)的電路容性負(fù)載的影響往往是要考慮的關(guān)鍵因素 。
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