電子產(chǎn)品設計工程師必備手冊)

1、.電子產(chǎn)品設計工程師必備手冊 (2009-3-31 13:32:00) 目 錄 一、EMC 工程師必須具備的八大技能 二、EMC 常用元件 三、EMI/EMC 設計經(jīng)典 85 問 四、EMC 專用名詞大全 五、產(chǎn)品內部的 EMC 設計技巧 六、電磁干擾的屏蔽方法 七、電磁兼容(EMC)設計如何融入產(chǎn)品研發(fā)流程一、EMC 工程師必須具備的八大技能 EMC 工程師需要具備那些技能？從企業(yè)產(chǎn)品需要進行設計、整改認證的過程看，EMC 工程師必須具備以下八大技能： 1、EMC 的基本測試項目以及測試過程掌握； 2、產(chǎn)品對應 EMC 的標準掌握； 3、產(chǎn)品的 EMC 整改定位思路掌握； 4、產(chǎn)品的各種認證

2、流程掌握； 5、產(chǎn)品的硬件硬件知識，對電路（主控、接口）了解； 6、EMC 設計整改元器件（電容、磁珠、濾波器、電感、瞬態(tài)抑制器件等）使用掌握； 7、產(chǎn)品結構屏蔽設計技能掌握； 8、對 EMC 設計如何介入產(chǎn)品各個研發(fā)階段流程掌握。 二、EMC 常用元件介紹 共模電感 由于 EMC 所面臨解決問題大多是共模干擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一！這里就給大家簡單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。 共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數(shù)相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環(huán)形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現(xiàn)

3、出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過共模電流時磁環(huán)中的磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當兩線圈流過差模電流時，磁環(huán)中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減地通過。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘枱o影響。 共模電感在制作時應滿足以下要求： 1）繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。 2）當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現(xiàn)飽和。 3）線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。 4）線圈應盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增

4、強線圈對瞬時過電壓的而授能力。 通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器件資料，主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關注差模阻抗，特別注意高速端口。 磁珠 在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，那么磁珠濾波地原理以及如何使用呢？ 鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應用中，鐵氧體

5、材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實際上，鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián)，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。 鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現(xiàn)電阻性，相當于品質因數(shù)很低的電感器，所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。 在低頻段，阻抗由電感的感抗構成，低頻時 R 很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，L 起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；并且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高 Q 特性的電感，這種電

6、感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現(xiàn)象。 在高頻段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗成分減小 但是，這時磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。 鐵氧體抑制元件廣泛應用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消

7、除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁珠是最佳的選擇。 片式磁珠和片式電感的應用場合： 片式電感： 射頻（RF）和無線通訊，信息技術設備，雷達檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機，音頻設備，PDAs（個人數(shù)字助理），無線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠： 時鐘發(fā)生電路，模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波，I/O 輸入/輸出內部連接器（比如串口，并口，鍵盤，鼠標，長途電信，本地局域網(wǎng)），射頻（RF）電路和易受干擾的邏輯設備之間，供電電路中濾除高頻傳導干擾，計算機，打印機，錄像機（VCRS），電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。磁珠的單位是歐姆，因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產(chǎn)生的阻抗來標稱的，阻抗的

8、單位也是歐姆。磁珠的 DATASHEET 上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以 100MHz 為標準，比如是在 100MHz 頻率的時候磁珠的阻抗相當于1000 歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。 另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量，一般需要降額80處理，用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。 濾波電容器盡管從濾除高頻噪聲的角度看，電容的諧振是不希望的，但是電容的諧振并不是總是有害的。當要濾除的噪聲頻率確定時，可以通過調整電容的容量，使諧振點剛好落在騷擾頻率上。 在實際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數(shù)百 MHz，甚至超過 1

9、GHz。對這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因為兩個原因，一個原因是電容引線電感造成電容諧振，對高頻信號呈現(xiàn)較大的阻抗，削弱了對高頻信號的旁路作用；另一個原因是導線之間的寄生電容使高頻信號發(fā)生耦合，降低了濾波效果。 穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲，是因為穿心電容不僅沒有引線電感造成電容諧振頻率過低的問題，而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時，要注意的問題是安裝問題。穿心電容最大的弱點是怕高溫和溫度沖擊，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時造成很大困難。許多電容在焊接過程中發(fā)生損壞。特別

10、是當需要將大量的穿心電容安裝在面板上時，只要有一個損壞，就很難修復，因為在將損壞的電容拆下時，會造成鄰近其它電容的損壞。 隨著電子設備復雜程度的提高，設備內部強弱電混合安裝、數(shù)字邏輯電路混合安裝的情況越來越多，電路模塊之間的相互騷擾成為嚴重的問題。解決這種電路模塊相互騷擾的方法之一是用金屬隔離艙將不同性質的電路隔離開。但是所有穿過隔離艙的導線要通過穿心電容，否則會造成隔離失效。當不同電路模塊之間有大量的聯(lián)線時，在隔離艙上安裝大量的穿心電容是十分困難的事情。為了解決這個問題，國外許多廠商開發(fā)了“濾波陣列板”，這是用特殊工藝事先將穿心電容焊接在一塊金屬板構成的器件，使用濾波陣列板能夠輕而易舉地解決

11、大量導線穿過金屬面板的問題。但是這種濾波陣列板的價格往往較高，每針的價格約30元。 三、EMI/EMC 設計經(jīng)典 85 問 1、為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設計？ 答：滿足產(chǎn)品功能要求、減少調試時間，使產(chǎn)品滿足電磁兼容標準的要求，使產(chǎn)品不會對系統(tǒng)中的 其它設備產(chǎn)生電磁干擾。 2、對產(chǎn)品做電磁兼容設計可以從哪幾個方面進行？ 答：電路設計（包括器件選擇）、軟件設計、線路板設計、屏蔽結構、信號線/電源線濾波、電路的 接地方式設計。 3、在電磁兼容領域，為什么總是用分貝（dB）的單位描述？ 答：因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬，在圖形上用對數(shù)坐標更容易表示，而dB 就是用對數(shù)表示 時的單位。 4、 關于

12、EMC，我了解的不多，但是現(xiàn)在電路設計中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试絹碓娇?，我在制?PCB 板的時候，也遇到了一些 PCB 的 EMC 問題，但是覺得太潛。我想好好在這方面學習學習，并不是隨大流，大家學什么我就學什么，是自己真的覺得 EMC 在今后的電路設計中的重要性越來越大，就像我在前面說的，自己了解不深，不知道怎么入手，想問問，要在 EMC 方面做的比較出色，需要有哪些基礎知識，應該學習哪些基礎課程。如何學習才是一條比較好的道路，我知道任何一門學問學好都不容易，也不曾想過短期內把他搞通，只是希望給點建議，盡量少走一些彎路。答：關于EMC 需要首先了解一下EMC方面的標準，如EN55022(GB925

13、4)，EN55024，以及簡單測試原理，另外需要了解EMI元器件的使用，如電容，磁珠，差模電感，共模電感等，在PCB層面需要了解PCB 的布局、層疊結構、高速布線對EMC的影響以及一些規(guī)則。還有一點就是對出現(xiàn)EMC問題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個硬件人員必須掌握的基本知識！ 5、我是一個剛涉足 PCB 設計的新手，我想向您請教一下，要想做好 PCB 設計我應該多多掌握哪方面的知識?另外，在 PCB 設計中遇到的關于安規(guī)方面的知識一般在哪里能找到?盼望您的指點，不勝感激! 答：對于PCB設計應該掌握： 1、熟悉與掌握相關PCB設計軟件，如POWERPCB/CANDENCE等；

14、2、了解熟悉所設計產(chǎn)品的具體架構，同時熟悉原理圖電路知識，包含數(shù)字與模擬知識； 3、掌握PCB加工流程、工藝、可維護加工要求； 4、掌握PCB板高速信號完整性、電磁兼容(emi與ems）、SI、PI仿真設計等相關的知識； 5、如果相關工作涉及射頻，還需掌握射頻知識； 6、對于PCB設計地的按規(guī)知識主要看GB4943或UL60950，一般的絕緣間距要求通過查表可以得到！ 6、電磁兼容設計基本原則 答：電子線路設計準則電子線路設計者往往只考慮產(chǎn)品的功能，而沒有將功能和電磁兼容性綜合考慮，因此產(chǎn)品在完成其功能的同時，也產(chǎn)生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。而且，不能滿足敏感度要求。電子線路的電磁兼容性設

15、計應從以下幾方面考慮： 元件選擇在大多數(shù)情況下，電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準則包括帶外特性和電路裝配技術。因為是否能實現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠離基頻的元件響應特性來決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應（例如引線長度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是： 在高頻時，和引線型電容器相比，應優(yōu)先進用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。 在必須使用引線式電容時，應考慮引線電感對濾波效率的影響。 鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應該使用固體電容器。 使

16、用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。 大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，不要使用單節(jié)濾波器，而應該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。 使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。 盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。 選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。 用于敏感電路的電源變壓器應該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應接地。 設備內部的互連信號線必須使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。 為使每個屏蔽體都與各自的插針相連，應選用插針足夠多的插頭座。7、方波脈沖驅動電感傳感器的問題 答：1、信號測試過程中，盡量在屏蔽環(huán)境下

17、進行，如果不便的話，至少要屏蔽傳感器和前級。 2、測試過程中盡量使用差分探頭，或至少要盡可能減短探頭的接地線長度。這樣能減少測試誤差。 3、你的電路實際工作頻率并不太高，可以通過布線減少振鈴。為了噪聲特性更好，應當考慮共模信號的抑制問題，必要時插入共扼電抗器，同時注意整個工作環(huán)境中的開關電源噪聲，以及避免電源耦合。 4、如果傳感器允許，可以使用電流放大模式，這有利于提高速度，降低噪聲。模擬開關盡量放到前置放大器之后，盡管多了一路前放，但性能提高不少，而且降低調試難度。 5、如果十分介意波形，考慮額外的頻率補償。如果僅僅是數(shù)字檢測，則應當降低工作頻率?？偠灾?，能低頻則低頻，能隔直則隔直。 6、

18、注意AD轉換前的抗混疊濾波，以及軟件濾波，提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。 8、GPS電磁干擾現(xiàn)象表現(xiàn)：尤其是GPS應用在PMP這種產(chǎn)品，功能是MP4、MP3、FM調頻+GPS導航功能的手持車載兩用的GPS終端產(chǎn)品，一定得有一個內置GPS Antenna，這樣GPS Antenna與GPS終端產(chǎn)品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易產(chǎn)生EMI/EMC電磁干擾，致使GPS Antenna的收星能力下降很多，幾乎沒辦法正常定位。采取什么樣的辦法可以解決這樣的EMI/EMC電磁干擾？ 答：可以在上面加上ESD Filter，既有防靜電又能抗電磁干擾。我們的手機客戶帶GPS功能的就用的這個方法。做這些的廠家有泰

19、克（瑞侃），佳邦，韓國ICT等等很多。 9、板子上幾乎所有的重要信號線都設計成差分線對，目的在增強信號抗干擾能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信號只定義在仿真信號或數(shù)字信號或都有定義? 2.在實際的線路圖中差分線對上的網(wǎng)羅如濾波器，應如何分析其頻率響應，是否還是與分析一般的二端口網(wǎng)羅的方法一樣? 3.差分線對上承載的差分信號如何轉換成一般的信號? 差分線對上的信號波形是怎樣的，相互之間的關系如何? 答：1，差分信號只是使用兩根信號線傳輸一路信號，依靠信號間電壓差進行判決的電路，既可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。實際的信號都是模擬信號，數(shù)字信號只是模擬信號用門限電平量化后的取樣結果

20、。因此差分信號對于數(shù)字和模擬信號都可以定義。 2，差分信號的頻率響應，這個問題好。實際差分端口是一個四端口網(wǎng)絡，它存在差模和共模兩種分析方式。如下圖所示。在分析頻率相應的時候，要分別添加同極性的共模掃頻源和互為反極性的差模掃頻源。而相應端需要相應設置共模電壓測試點Vcm（V1V2）/2， 和差模電壓測試點Vdm=V1-V2。網(wǎng)絡上有很多關于差分信號阻抗計算和原理的文章，可以詳細了解一下。3，差分信號通常進入差分驅動電路，放大后得到差分信號。最簡單的就是差分共射鏡像放大器電路了，這個在一般的模擬電路教材都有介紹。下圖是某差分放大器件的spice電路圖和輸出信號波形，一般需要他們完全反相，有足夠的

21、電壓差大于差模電壓門限。當然信號不可避免有共模成分，所以差分放大器一個很重要的指標就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm。10、我為單位的直流磁鋼電機設計了一塊調速電路，電源端以用 0.33uf+夏普電視機電感+0.33uf 后不理想，后用 4 只電感串在 PCB 板電源端，但在 3050MHz 之間超了 12db，該如何處理？ 答：通常來講，LC或PI型濾波電路比單一的電容濾波或電感濾波效果要好。您所謂的電源端以用0.33uf+夏普電視機電感+0.33uf 后不理想不知道是什么意思？是輻射超標嗎？在什么頻段？我猜測直流磁鋼電機供電回路中，反饋噪聲幅度大，頻率較低，需要感值大一點的電感濾波，同

22、時采用多級電容濾波，效果會好一些。 11、最近正想搞個 0-150M，增益不小于 80 DB 的寬帶放大器，!請問在 EMC 方面應該注意什么問題呢?答1：寬帶放大器設計時特別要注意低噪聲問題，比如要電源供給必須足夠穩(wěn)定等。 答2：1. 注意輸入和數(shù)出的阻抗匹配問題，比如共基輸入射隨輸出等 2. 各級的退偶問題，包括高頻和低頻紋波等 3. 深度負反饋，以及防止自激振蕩和環(huán)回自激等 4. 帶通濾波氣的設計問題 答3：實在不好回答，看不到實際的設計，一切建議還是老生常談：注意EMC的三要素，注意傳導和輻射路徑，注意電源分配和地彈噪聲。150MHz是模擬信號帶寬，數(shù)字信號的上升沿多快呢？如果轉折頻率

23、也在150MHz以下，個人認為，傳導耦合，電源平面輻射將是主要考慮的因素，先做好電源的分配，分割和去耦電路吧。80dB，增益夠高的，做好前極小信號及其參考電源和地的隔離保護，盡量降低這個部分的電源阻抗。12、求教小功率直流永磁電機設計中 EMC 的方法和事項。生產(chǎn)了一款 90W 的直流永磁電機(110120V，轉速 2000/分鐘)EMC 一直超標，生產(chǎn)后先把 16 槽改 24 槽，有做了軸絕緣，未能達標!現(xiàn)在又要設計生產(chǎn) 125W的電機，如何處理？ 答：直流永磁電機設計中 EMC 問題，主要由于電機轉動中產(chǎn)生反電動勢和換相時引起的打火。具體分析，可以使用RMxpert來設計優(yōu)化電機參數(shù)，Ma

24、xwell2D來仿真EMI實際輻射。 13、是否可用阻抗邊界（Impedance）方式設定？或者用類似的分層阻抗 RLC 阻抗？又或者使用 designer設計電路和 hfss 協(xié)同作業(yè)？ 答：集中電阻可以用RLC邊界實現(xiàn)；如果是薄膜電阻，可以用面阻抗或阻抗編輯實現(xiàn)。 14、我現(xiàn)在在對外殼有一圈金屬裝飾件的機器做靜電測試，測試中遇到：接觸放電 4k 時 32k 晶振沒問題，空氣放電 8k 停振的問題，如何處理？ 答：有金屬的話，空氣放電和接觸放電效果差不多，建議你在金屬支架上噴絕緣漆試試。 15、我們現(xiàn)在測量 PCB 電磁輻射很麻煩，采用的是頻譜儀加自制的近場探頭，先不說精度的問題，光是遇到大

25、電壓的點都很頭疼，生怕頻譜儀受損。不知能否通過仿真的方法解決。答：首先，EMI 的測試包括近場探頭和遠場的輻射測試，任何仿真工具都不可能替代實際的測試；其次，Ansoft的PCB單板噪聲和輻射仿真工具SIwave和任意三維結構的高頻結構仿真器HFSS分別可以仿真單板和系統(tǒng)的近場和遠場輻射，以及在有限屏蔽環(huán)境下的 EMI 輻射。 仿真的有效性，取決于你對自己設計的EMI 問題的考慮以及相應的軟件設置。例如：單板上差模還是共模輻射，電流源還是電壓源輻射等等。就我們的一些實踐和經(jīng)驗，絕大多數(shù)的 EMI 問題都可以通過仿真分析解決，而且與實際測試比較，效果非常好。 16、聽說 Ansoft 的 EMC

26、 工具一般仿真 1GHz 以上頻率的，我們板上頻率最高的時鐘線是主芯片到 SDRAM 的只有 133MHz，其余大部分的頻率都是 KHz 級別的。我們主要用 Hyperlynx 做的 SI/PI 設計，操作比較簡單，但是現(xiàn)在整板的 EMC 依舊超標，影響畫面質量。另外，你們的工具和 Mentor PADS 有接口嗎？ 答：Ansoft的工具可以仿真從直流到幾十GHz以上頻率的信號，只是相對其它工具而言，1GHz以上的有損傳輸線模型更加精確。據(jù)我所知，HyperLynx 主要是做SI和 crosstalk的仿真，以及一點單根信號線的EMI輻射分析，目前還沒有PI分析的功能。影響單板的EMC 的原

27、因很多，解決信號完整性和串擾只是解決EMC的其中一方面，電源平面的噪聲，去耦策略，屏蔽方式，電流分布路徑等都會影響到 EMC 指標。這些都可以再ansoft的SIwave工具中，通過仿真進行考察。補充說明，ansoft的工具與Mentor PADS有接口。 17、請說明一下什么時候用分割底層來減少干擾，什么時候用地層分區(qū)來減少干擾。 答：分割底層，我還沒聽說過，什么意思？是否能舉個例子。 地層分割，主要是為了提高干擾源和被干擾體之間的隔離度，如數(shù)模之間的隔離。當然分割也會帶來諸如跨分割等信號完整性問題，利用ansoft的SIwave可以方便的檢查任意點之間的隔離度。當然提高隔離度，還有其它辦法

28、，分層、去耦、單點連接、都是辦法，具體應用的效果可以用軟件仿真。18、電容跨接兩個不同的電源銅箔分區(qū)用作高頻信號的回流路徑，眾所周知電容隔直流通交流，頻率越高電流越流暢，我的疑惑是現(xiàn)今接入 PCB 中的電平大都是經(jīng)過慮除交流的，那么如前所述電容通過的是什么呢?交流的信號嗎? 答1：這個問題很有點玄妙，沒見過很服人的解釋。對于交流，理想的是，電源和地“短路”，然而實際上其間的阻抗不可能真的是 0 歐。你說的電容，容量不能太大，以體現(xiàn)出“低頻一點接地，搞頻多點接地”這一原則。這大概就是該電容的存在價值。經(jīng)常遇到這樣的情況：2 個各自帶有電源的部件連接后，產(chǎn)生了莫名其妙的干擾，用個瓷片電容跨在2個電

29、源間，干擾就沒了。 答2：該電容是用來做穩(wěn)壓和EMI用的，通過的是交流信號?！艾F(xiàn)今接入PCB中的電平大都是經(jīng)過慮除交流的”的確如此，不過別忘了，數(shù)字電路本身就會產(chǎn)生交流信號而對電源造成干擾，當大量的開關管同時作用時，對電源造成的波動是非常大的。不過在實際中，這種電容主要是起到輔助的作用，用來提高系統(tǒng)的性能，其它地方設計的好的話，完全可以不要。 答3：交流即是變化的。對于所謂的直流電平，比如電源來說，由于布線存在阻抗，當他的負載發(fā)生變化，對電源的需求就會變化，或大或小。這種情況下，“串聯(lián)”的布線阻抗就會產(chǎn)生或大或小的壓降。于是，直流電源上就有了交流的信號。這個信號的頻率與負責變化的頻率有關。電容

30、的作用在于，就近存儲一定的電荷能量，讓這種變化所需要的能量可以直接從電容處獲得。近似地，電容（這時可以看成電源啦）和負載之間好像就有了一條交流回路。電容起到交流回路的作用，大致就是這樣的吧 19、公司新做了一款手機，在做 3C 認證時有一項輻射指標沒過，頻率為 50-60M，超過了 5dB，應該是充電器引起的，就加了幾個電容，其它的沒有，電容有 1uF，100uF 的。請問有沒有什么好的解決方案（不改充電器只更改手機電路）。在手機板的充電器的輸入端加電容能解決嗎？答1：電容大的加大，小的改小，串個BIT，不過是電池導致的可能性不是很大。 答2：你將變頻電感的外殼進行對地短接和屏蔽試試。 20、

31、PCB 設計如何避免高頻干擾？答：避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距離，或加 ground guard/shunt traces 在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。 21、PCB 設計中如何解決高速布線與 EMI 的沖突？ 答：因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead， 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以， 最好先用安排走線和 PCB 疊層的技巧來解決或減少 EMI 的問題， 如高速信號走內層。 最后才用電阻電容或ferrite bead的方式， 以降低對信號的

32、傷害。 22、若干 PCB 組成系統(tǒng)，各板之間的地線應如何連接？答：各個 PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如 A 板子有電源或信號送到 B 板子，一定會有等量的電流從地層流回到 A 板子 (此為 Kirchoff current law)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。 23、PCB 設

33、計中差分信號線中間可否加地線？ 答：差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應。 34、適當選擇 PCB 與外殼接地的點的原則是什么？答：選擇 PCB 與外殼接地點選擇的原則是利用 chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將 PCB的地層與chassis ground做

34、連接，以盡量縮小整個電流回路面積，也就減少電磁輻射。25、在電路板尺寸固定的情況下，如果設計中需要容納更多的功能，就往往需要提高 PCB 的走線密度，但是這樣有可能導致走線的相互干擾增強，同時走線過細也使阻抗無法降低，請介紹在高速（100MHz）高密度 PCB 設計中的技巧？答：在設計高速高密度PCB時，串擾(crosstalk interference)確實是要特別注意的，因為它對時序(timing)與信號完整性(signal integrity)有很大的影響。以下提供幾個注意的地方：1.控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。2.走線間距的大小。一般?？吹降拈g距為兩倍線寬?？梢酝高^仿真來知道走線間距

35、對時序及信號完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號的結果可能不同。3.選擇適當?shù)亩私臃绞健?.避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重迭在一起，因為這種串擾比同層相鄰走線的情形還大。5.利用盲埋孔(blind/buried via)來增加走線面積。但是PCB板的制作成本會增加。 在實際執(zhí)行時確實很難達到完全平行與等長，不過還是要盡量做到。除此以外，可以預留差分端接和共模端接，以緩和對時序與信號完整性的影響。 26、PCB 設計中模擬電源處的濾波經(jīng)常是用 LC 電路。但是為什么有時 LC 比 RC 濾波效果差？答： LC 與 RC 濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感

36、值的選擇是否恰當。 因為電感的感抗(reactance)大小與電感值和頻率有關。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時濾波效果可能不如 RC。但是，使用 RC 濾波要付出的代價是電阻本身會耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。27、PCB 設計中濾波時選用電感，電容值的方法是什么？答：電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外，還要考慮瞬時電流的反應能力。如果LC的輸出端會有機會需要瞬間輸出大電流，則電感值太大會阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度，增加紋波噪聲(ripple noise)。 電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關。紋波噪聲值要求越小，電容值會較大。而電容的 ESR

37、/ESL 也會有影響。 另外，如果這 LC 是放在開關式電源(switching regulation power)的輸出端時，還要注意此LC所產(chǎn)生的極點零點(pole/zero)對負反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。 28、EMI 的問題和信號完整性的問題，是相互關聯(lián)的，如何在定義標準的過程中，平衡兩者? 答：信號完整性和 EMC 還處于草案中不便于公開，至信號完整性和 EMI 兩者如何平衡，這不是測試規(guī)范的事，如果要達到二者平衡，最好是降低通信速度，但大家都不認可。 29、PCB 設計中如何盡可能的達到 EMC 要求，又不致造成太大的成本壓力？

38、答： PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強屏蔽效應及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統(tǒng)通過 EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應。1、盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產(chǎn)生的高頻成分。2、注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。3、注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍?/p>

39、地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。5、對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。6、可適當運用 ground guard/shunt traces 在一些特別高速的信號旁。但要注意 guard/shunt traces 對走線特性阻抗的影響。7、電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。 30、PCB 設計中當一塊 PCB 板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在？答：將數(shù)/模地分開的原因是因為數(shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關。如果

40、地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉， 模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠時使用。 31、在高速 PCB 設計時，設計者應該從那些方面去考慮 EMC、EMI 的規(guī)則呢？答：一般EMI/EMC設計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(30MHz)后者則是較低頻的部分(30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分.一個好的EMI/EMC 設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置， PCB 迭層的安排，

41、 重要聯(lián)機的走法， 器件的選擇等， 如果這些沒有事前有較佳的安排， 事后解決則會事倍功半， 增加成本. 例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器， 高速信號盡量走內層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射， 器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分， 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲. 另外， 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后， 適當?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(chassis

42、 ground)。 32、PCB 設計時，怎樣通過安排迭層來減少 EMI 問題？答：首先，EMI 要從系統(tǒng)考慮，單憑 PCB 無法解決問題。層疊對 EMI 來講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。 33、PCB 設計時，為何要鋪銅？答：一般鋪銅有幾個方面原因： ，EMC.對于大面積的地或電源鋪銅，會起到屏蔽作用，有些特殊地，如PGND起到防護作用。，PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果，或者層壓不變形，對于布線較少的PCB板層鋪銅。 ，信號完整性要求，給高頻數(shù)字信號一個完整的回流路徑，并減少直流網(wǎng)絡的布

43、線。 ， ，當然還有散熱，特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。 ， ，34、安規(guī)問題：FCC、EMC 的具體含義是什么？， ，答： FCC: federal communication commission 美國通信委員會；EMC: electro megnetic compatibility ， 電磁兼容。FCC是個標準組織，EMC是一個標準。標準頒布都有相應的原因，標準和測試方法。 ， ， 35、在做 pcb 板的時候，為了減小干擾，地線是否應該構成閉和形式？， ， 答：在做PCB 板的時候，一般來講都要減小回路面積，以便減少干擾，布地線的時候，也不 應布成閉合形， 式，而是布成樹枝狀較好，還有

44、就是要盡可能增大地的面積。 ， ， 36、PCB 設計中，如何避免串擾？， ， 答：變化的信號（例如階躍信號）沿傳輸線由A到B 傳播，傳輸線 C-D 上會產(chǎn)生耦合信號，變化的信號一， 旦結束也就是信號恢復到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串擾僅發(fā)生在信號跳變的過程， 當中，并且信號沿的變化（轉換率）越快，產(chǎn)生的串擾也就越大?？臻g中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦， 合電容和耦合電感的集合，其中由耦合電容產(chǎn)生的串擾信號在受害網(wǎng)絡上可以分成前向串擾和反向串擾Sc， 這個兩個信號極性相同；由耦合電感產(chǎn)生的串擾信號也分成前向串擾和反向串擾SL，這兩個信號極性相反。， 耦合電感電容產(chǎn)生的前向串擾

45、和反向串擾同時存在，并且大小幾乎相等，這樣，在受害網(wǎng)絡上的前向串擾， 信號由于極性相反，相互抵消，反向串擾極性相同，疊加增強。串擾分析的模式通常包括默認模式，三態(tài)， 模式和最壞情況模式分析。默認模式類似我們實際對串擾測試的方式，即侵害網(wǎng)絡驅動器由翻轉信號驅動， 受害網(wǎng)絡驅動器保持初始狀態(tài)（高電平或低電平），然后計算串擾值。這種方式對于單向信號的串擾分析比， 較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡驅動器由翻轉信號驅動，受害的網(wǎng)絡的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串， 擾大小。這種方式對雙向或復雜拓樸網(wǎng)絡比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡的驅動器保持初始狀態(tài)， 仿真器計算所有默認侵害網(wǎng)絡對每一個受害網(wǎng)絡的串擾

46、的總和。這種方式一般只對個別關鍵網(wǎng)絡進行分析， 因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。， ， 37、在 EMC 測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標十分嚴重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在 PCB 設計中需， 要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢？， ， 答： EMC的三要素為輻射源，傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧， 波，首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。 ， ， 38、在 PCB 設計中，通常將地線又分為保護地和信號地；電源地又分為數(shù)字地和模擬地，為什么要對地線， 進行劃分？， ， 答：劃分地的目的主要是出于 EMC

47、的考慮，擔心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會對其它信號，特別是模擬信， 號通過傳導途徑有干擾。至于信號的和保護地的劃分，是因為 EMC 中 ESD 靜放電的考慮，類似于我們生活， 中避雷針接地的作用。無論怎樣分，最終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。， 39、PCB 設計中，在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？， ， 答：是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串擾/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使， 情況更糟。 ， ， 40、近端串擾和遠端串擾與信號的頻率和信號的上升時間是否有關系？是否會隨著它們變化而變化？如果， 有關系，能否有公式說明它們之間的關系？， ， 答：應該說侵害

48、網(wǎng)絡對受害網(wǎng)絡造成的串擾與信號變化沿有關，變化越快，引起的串擾越大，（V=L*di/dt）。， 串擾對受害網(wǎng)絡上數(shù)字信號的判決影響則與信號頻率有關，頻率越快，影響越大。 ， ， 41、在設計 PCB 板時，有如下兩個疊層方案： 疊層 1 信號 地 信號 電源1.5V 信號 電源， 2.5V 信號 電源1.25V 電源1.2V 信號 電源3.3V 信號 電源1.8V 信號 地 ， 信號 疊層 2 信號 地 信號 電源1.5V 信號 地 信號 電源1.25V +1.8V 電源2.5V ， +1.2V 信號 地 信號 電源3.3V 信號 地 信號 哪一種疊層順序比較優(yōu)選？對于疊層 2， 中間的兩個分

49、割電源層是否會對相鄰的信號層產(chǎn)生影響？這兩個信號層已經(jīng)有地平面給信號作為回流路， 徑。， ， 答：應該說兩種層疊各有好處。第一種保證了平面層的完整，第二種增加了地層數(shù)目，有效降低了電源平， 面的阻抗，對抑制系統(tǒng)EMI 有好處。 理論上講，電源平面和地平面對于交流信號是等效的。但實際上，地， 平面具有比電源平面更好的交流阻抗，信號優(yōu)選地平面作為回流平面。但是由于層疊厚度因素的影響，例， 如信號和電源層間介質厚度小于與地之間的介質厚度，第二種層疊中跨分割的信號同樣在電源分隔處存在， 信號回流不完整的問題。 ， ， 42、在使用 protel 99se 軟件設計 PCB 時，處理器的是 89C51，

50、晶振 12MHZ 系統(tǒng)中還有一個 40KHZ 的超聲， 波信號和 800hz 的音頻信號，此時如何設計 PCB 才能提供高抗干擾能力?對于 89C51 等單片機而言，多大， 的信號的時候能夠影響 89C51 的正常工作?除了拉大兩者之間的距離之外，還有沒有其它的技巧來提高系， 統(tǒng)抗干擾的能力?， ， 答： PCB設計提供高抗干擾能力，當然需要盡量降低干擾源信號的信號變化沿速率，具體多高頻率的信號， 要看干擾信號是那種電平，PCB 布線多長。除了拉開間距外，通過匹配或拓撲解決干擾信號的反射，過沖， 等問題，也可以有效降低信號干擾。 ， ， 43、請問在 PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象

51、接地一樣注意。若不注意會帶來什么樣的問題？會， 增加干擾么？， ， 答：電源若作為平面層處理，其方式應該類似于地層的處理，當然，為了降低電源的共模輻射，建議內縮， 20倍的電源層距地層的高度。如果布線，建議走樹狀結構，注意避免電源環(huán)路問題。電源閉環(huán)會引起較大， 的共模輻射。 ， ， 44、我做了個 TFT LCD 的顯示屏，別人在做 EMC 測試時，干擾信號通過空間傳導過來，導致屏幕顯示的圖， 象會晃動，幅度挺大的。誰能指點下，要怎么處理！是在幾股信號線上加 干擾脈沖群，具體是叫什么名字我也不太清楚，干擾信號通過信號線輻射出來的。 ， ， 答：如果是單獨的LCD，EMC測試中的脈沖群試驗幾乎是

52、過不去的，特別是用耦合鉗的時候，會夠你受的了。， 如果是儀器中用到了 LCD，就不難解決了，例如信號線的退耦處理，導電膏適當減小 LCD 入口的阻抗，屏， 表面加屏蔽導電絲網(wǎng)等。 ， ， 45、前段時間 EMC 測試，GSM 固定無線電話在 100MHz-300MHz 之間有輻射雜散現(xiàn)象。之后，公司寄給我兩， 部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機，實驗室不準換整部話機，我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要， 修改測試的話機上。測試結果顯示以前的雜散現(xiàn)象沒有了，但是主頻出現(xiàn)了問題，話機工作的主頻是， 902MHz，但在 905-910MHz 之間又出現(xiàn)了幾個頻率，基本情況就是這樣。修改過程中，我只換了外殼，電， 路板和其他硬件都沒有做任何修改 。 ， ， 答：話機種類可以理解為：無線手機、無繩電話等等。需要明確一下：話機的類型、主機工作頻率范圍以， 及機殼靜電噴涂材料的類型：如鐵磁類或非鐵磁類導電材料以及導電率等。 ， ， 46、使用 Protel Dxp 實心敷銅時選 pour over all s