電磁兼容設(shè)計(jì)演示文稿(黑白版 打印用)

1、電子產(chǎn)品的電磁兼容設(shè)計(jì)(shj)與測試 作者：劉云江 中國電子科技集團(tuán)第54研究所 高級工程師 國際無線電科聯(lián)（URSI）中國委員會(huì) 委員 國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(xihu)（IEEE） 會(huì)員 IEEE EMC Society （電磁兼容學(xué)會(huì)）會(huì)員 中國電子學(xué)會(huì)電磁兼容專業(yè)委員會(huì) 委員 2022/7/291電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁內(nèi)容提要(ni rn t yo)本講座以通信類電子產(chǎn)品為背景、以EMC設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，介紹了電磁兼容（EMC）的基本概念、EMC指標(biāo)、EMC三要素、EMC問題分類、解決EMC問題的基本方法(fngf)、產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的目標(biāo)；產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)；重點(diǎn)講述

2、了產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，包括PCB（含高速PCB、布局、布線等）的EMC設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)EMC設(shè)計(jì)、屏蔽、接地與搭接、濾波、信號接口、工藝、器件選用、軟件設(shè)計(jì)要求、EMC測試以及如何使你的產(chǎn)品順利通過EMC認(rèn)證測試、存在EMC問題的設(shè)備如何進(jìn)行整改等內(nèi)容，可供EMC工程師、電路設(shè)計(jì)工程師、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師以及管理工作者參考。 對于瞬態(tài)騷擾的抑制、瞬態(tài)騷擾源以及如何選用瞬態(tài)騷擾抑制器，可以做專題研討，作者曾做過“射頻（1GHz以上）電路的ESD防護(hù)”的專題研究，并得出在現(xiàn)有的器件條件下的若干防護(hù)方法，可與感興趣的同志交流。2022/7/292電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁什么(shn me)是

3、 EMC ？ EMC （Electromagnetic Compatibility） 是涉及多種學(xué)科的綜合性科學(xué)，對電子行業(yè)來說，這種技術(shù)的目的(md)在于使設(shè)備或系統(tǒng)在共同的電磁環(huán)境中，既不受電磁環(huán)境的影響能夠正常工作，也不會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重電磁污染，而影響其他設(shè)備或系統(tǒng)的正常工作。在日本，EMC 也稱作環(huán)境電磁學(xué)，因?yàn)檠芯康膶ο笠舶ㄌ幱陔姶怒h(huán)境中的生物和人。對電子設(shè)備而言，主要問題是EMI和EMS。 1964 年美國的 IEEE 學(xué)報(bào)Transaction RFI分冊更名為EMC分冊，EMC 至今已有幾十年的歷史，我國全面認(rèn)識(shí)EMC 則是在上世紀(jì)80年代中后期。2022/7/293電磁兼容

4、技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC 三要素所有(suyu)EMC問題的產(chǎn)生和解決，都離不開下面的三個(gè)方面： 干擾源 耦合途徑 敏感接受器2022/7/294電磁兼容技術(shù)(jsh)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁解決EMC問題的基本(jbn)方法問題解決法- 最原始的、最苯的方法，不懂得EMC理論，盲目地、頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳地去解決出現(xiàn)的問題；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范法-標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范是 前人經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，但標(biāo)準(zhǔn)并非放之四海而皆準(zhǔn)，符合了標(biāo)準(zhǔn)并非定能實(shí)現(xiàn)EMC，可能(knng)產(chǎn)生欠設(shè)計(jì)或過設(shè)計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)可以不斷地完善、修訂，所以越來越具有權(quán)威性；EMC標(biāo)準(zhǔn)可分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和專用標(biāo)準(zhǔn)，有指導(dǎo)性的（如一些設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)范）和強(qiáng)制

5、性的（有限值要求）；國際上有國際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)、國際無線電干擾特別委員會(huì)（CISPR）標(biāo)準(zhǔn)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)（EN）等，美國軍標(biāo)（MIL-STD-）、中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、國軍標(biāo)（GJB）等；系統(tǒng)法-基于EMC的分析預(yù)測，在產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和使用的全過程開展EMC設(shè)計(jì)和控制；EMC診斷技術(shù)- 使用簡單的儀器查找EMI源，問題定位，以及是否達(dá)標(biāo)的初步評估。2022/7/295電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC問題(wnt)的分類系統(tǒng)(xtng)間（ Inter System） EMC問題系統(tǒng)內(nèi)（ Intra System） EMC問題EMI （Electromagnetic Interf

6、erence） 電磁干擾EMS （ Electromagnetic Susceptibility） 電磁敏感度EME （Electromagnetic Environment） 電磁環(huán)境2022/7/296電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)(shj)目標(biāo) 產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)總的目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在指定的電磁環(huán)境(hunjng)中的電磁兼容性。 對于一般整機(jī)產(chǎn)品，EMC設(shè)計(jì)目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品本身的電磁兼容，即 不因產(chǎn)品內(nèi)部的電磁干擾而使該產(chǎn)品不能正常工作；為適應(yīng)產(chǎn)品定位、市場準(zhǔn)入而必須滿足特定的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。2022/7/297電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC主要(zhyo)指

7、標(biāo)- EMI類傳導(dǎo)發(fā)射（CE - Conducted Emission） 針對電源線和信號線輻射發(fā)射 （RE - Radiated Emission） 針對整個(gè)設(shè)備諧波(xi b)干擾（Harmonic） 針對AC電源口電壓波動(dòng)（Fluctuation）針對AC電源口2022/7/298電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC主要(zhyo)指標(biāo)- EMS類靜電放電（ESD）針對整個(gè)設(shè)備，可能有傳導(dǎo)和輻射兩種方式 ；電快速瞬變脈沖(michng)群（EFT）針對電源和信號接口浪涌（SURGE）針對電源和信號接口射頻傳導(dǎo)敏感度（CS）針對電源和信號接口輻射敏感度（RS）針對整個(gè)設(shè)備電壓跌落（D

8、IP）針對AC電源口2022/7/299電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁產(chǎn)品(chnpn)EMC的其他指標(biāo)DC電源(dinyun)口的電壓跌落DC電源口的浪涌防護(hù)工頻磁場敏感度電力線感應(yīng)（Power induction）針對實(shí)際使用中長于500m的信號線2022/7/2910電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁解決(jiju)EMC問題的時(shí)機(jī)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段(jidun)就考慮EMC設(shè)計(jì)，成本最低，也最容易。新產(chǎn)品開發(fā)中進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)的重要性設(shè)計(jì)樣品成品容易程度成本 設(shè)產(chǎn)品開發(fā)所需 EMC 費(fèi)用為1，則到定型時(shí)再考慮EMC則為10，到批量生產(chǎn)時(shí)為100，到現(xiàn)場安裝時(shí)為1000！2022/7/

9、2911電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC問題的一般分析(fnx)解決方法確認(rèn)(qurn)被干擾對象，估計(jì)干擾門限；確認(rèn)干擾源，估計(jì)干擾電平大?。淮_認(rèn)干擾耦合機(jī)制、耦合途徑；確定干擾余量（一般為6dB）；提出解決方案；用實(shí)驗(yàn)確認(rèn)結(jié)果。系統(tǒng)級EMC問題2022/7/2912電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC問題的一般分析解決(jiju)方法根據(jù)產(chǎn)品定位確定適用標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)并列出各項(xiàng)EMC指標(biāo)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)(shj)（電路、結(jié)構(gòu)、PCB等）產(chǎn)品生產(chǎn)加工（工藝控制）EMC摸底測試，問題定位和整改EMC認(rèn)證測試設(shè)備級EMC問題2022/7/2913電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁EMC

10、分析(fnx)預(yù)測的一般概念建立數(shù)學(xué)模型（干擾源模型、接收設(shè)備模型、耦合模型）確定門限和干擾余量建立干擾方程，編制預(yù)測程序(chngx)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算檢查結(jié)果，修改設(shè)計(jì)，再計(jì)算系統(tǒng)EMC 設(shè)計(jì)方法之一 基于數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)2022/7/2914電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)傳導(dǎo) 直接傳導(dǎo) - 通過電源線、互連線 間接傳導(dǎo) - 通過公共(gnggng)地線阻抗、 公共電源阻抗輻射 通過電磁波 （ r /2）感應(yīng) 通過電場或磁場近距離感應(yīng)耦合 （ r /2）電磁信號的耦合機(jī)制2022/7/2915電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級E

11、MC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)傳導(dǎo)(chundo)耦合示意圖電磁信號的耦合機(jī)制電源干擾電路敏感電路 干擾電路電源線傳導(dǎo)互連線傳導(dǎo)敏感電路有騷擾源的線感應(yīng)感應(yīng)-傳導(dǎo)耦合 敏感電路 干擾電路 敏感電路GND公共地線阻抗公共地線阻抗耦合2022/7/2916電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)抑制傳導(dǎo)(chundo)類耦合的基本方法濾波 - 多用低通濾波器，有時(shí)也會(huì)用到帶通或帶阻濾波器，濾波電路有多種形式，有LC濾波器、PI型濾波器等，應(yīng)注意濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)與要濾除干擾信號的關(guān)系，有各種成品EMI濾波器可以選購；隔離 - 在數(shù)字電路中，可以用光電隔離器件進(jìn)行隔離；模擬電路可用變壓

12、器隔離，來阻斷或減少電磁騷擾的傳導(dǎo)；去耦 - 通常用去耦電容器，其本質(zhì)還是濾波。2022/7/2917電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁典型的電源(dinyun)濾波電路設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)抑制傳導(dǎo)類耦合的基本方法*共模線圈差模線圈Cy1Cy2C xINOUT2022/7/2918電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)盡可能使導(dǎo)線間的分布電容降低；盡可能縮短導(dǎo)線長度、加大導(dǎo)線間距；導(dǎo)體下增加一塊接地平面可減小導(dǎo)線間分布電容；隔離，例如在相鄰(xin ln)的信號線之間布上地線；降低d v /d t ，可能時(shí)盡量適用沿時(shí)間較長的數(shù)字器件；盡可能

13、降低負(fù)載阻抗；增加旁路電容，類似于降低了負(fù)載；屏蔽，電場屏蔽要求屏蔽體必須良好接地。抑制電場耦合的基本方法2022/7/2919電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)減少干擾回路、敏感回路所含蓋的面積(min j)；使敏感回路與干擾源的距離盡可能遠(yuǎn)；使敏感回路軸向與干擾磁場方向垂直；減小回路互感；加大導(dǎo)線間距、縮短導(dǎo)線長度；使導(dǎo)線盡可能接近地平面；降低磁場干擾源強(qiáng)度；屏蔽，磁場屏蔽更注意屏蔽體的完整性，低頻磁場還要注意屏蔽材料的選擇。抑制磁場耦合的基本方法2022/7/2920電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)級EMC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)備 屏蔽

14、降低干擾源發(fā)射電平和敏感接收器的靈敏度 拉開發(fā)射和接收天線的距離系統(tǒng) 時(shí)域、空域、頻域、方位、其他(qt)（如技術(shù)體 制-CDMA可與窄帶系統(tǒng)兼容） 抑制輻射干擾的基本方法2022/7/2921電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備EMC設(shè)計(jì)(shj)需考慮的關(guān)鍵要素電源設(shè)計(jì)、外購電源模塊的選擇（開關(guān)電源）接地系統(tǒng)（DGND、AGND、PGND、BGND）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（布局、屏蔽、搭接、接地母線）PCB設(shè)計(jì)（單板布局、布線、分層，高速背板）信號接口(ji ku)設(shè)計(jì)（包括電纜、連接器選擇）工藝設(shè)計(jì)材料、器件選擇其他（可維護(hù)性、成本等的考慮）2022/7/2922電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七

15、頁 電源濾波和濾波電路（器件）的位置(wi zhi)電源的啟動(dòng)與關(guān)閉電源層（或線）的設(shè)計(jì)PCB的EMC設(shè)計(jì)(shj)PCB電源的EMC考慮PCB電源應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：2022/7/2923電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)針對整塊單板的電源濾波(lb)電路必須放在單板入口處針對器件和單元電路的濾波電路必須就近放在相應(yīng)器件和電路旁邊敏感電路、干擾源電路的電源必須單獨(dú)濾波必須考慮在整塊單板上和（或）大功率器件旁均放置儲(chǔ)能（BULK）電容器PCB電源的濾波2022/7/2924電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj) 是否有緩啟動(dòng)要求？有時(shí)要考

16、慮電源啟動(dòng)和關(guān)閉的順序，這是由于：減少(jinsho)電源啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)所產(chǎn)生的干擾出于電路功能正常實(shí)現(xiàn)的需求PCB電源的啟動(dòng)2022/7/2925電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)PCB板上的電源層要和地層緊鄰設(shè)置，或電源線要和地線緊鄰并排走線，以減小環(huán)流面積；避免電源的輸入、輸出線就近(jijn)平行走線；避免信號線和電源線（尤其是濾波器前）就近平行走線；電源和對應(yīng)信號之間也要避免大的環(huán)路，當(dāng)不同電平的單元電路間存在信號聯(lián)系時(shí)，其信號線必須盡可能以地平面為參考平面走線；當(dāng)有多個(gè)電源平面時(shí)，不同電源面之間需要連接一個(gè)低電感的電容；如果PCB上需要安裝小型電源模塊，

17、要注意開關(guān)型電源模塊是重要的干擾源，其布局布線時(shí)應(yīng)予以充分考慮。PCB電源的布板2022/7/2926電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)不同性質(zhì)的電路必須有各自獨(dú)立的布局空間，不能混雜在一起，這些電路包括：數(shù)字電路與模擬電路、高頻電路與低頻電路、其他敏感電路（復(fù)位電路、比較器輸入、PLL的濾波輸出VCO控制端、弱信號電路等）與干擾源電路（時(shí)鐘晶體振蕩器、開關(guān)電源模塊、高速芯片、繼電器等）；布局時(shí)需考慮使信號走線盡可能短，特別是高速信號走線、大電流信號走線的長度應(yīng)盡可能短；電流較大、頻率較高的電路、敏感電路靠近電源放置；驅(qū)動(dòng)器件要靠近負(fù)載(fzi)放置；接口器件靠近

18、接口放置；禁止將不相干信號線上的電感和類似器件就近平行放置，同時(shí)這些器件也要盡可能遠(yuǎn)離大電流信號線、高速信號線。PCB的布局2022/7/2927電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)視電路復(fù)雜程度、信號線密集程度按需要分層；根據(jù)電源層、地層的需要進(jìn)行分層；根據(jù)關(guān)鍵信號線的走線要求進(jìn)行分層；根據(jù)關(guān)鍵器件的要求進(jìn)行分層；電源層、走線層一般應(yīng)遵循(zn xn)20H原則，以減小單板輻射，即尺寸比地層小20H，H為層間距；高水平的設(shè)計(jì)應(yīng)該是盡可能減少層數(shù)，同時(shí)又滿足電路性能和EMC要求。PCB的分層2022/7/2928電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)

19、(shj) PCB的分層 某12層單板分層舉例(j l)1 TOP （元件層） 10 ART 102 GND 02 11 PWR 113 ART 03 12 BOTTOM (GND 有部分元件）4 ART 045 GND 056 ART 067 PWR 078 GND 089 ART 09這是某設(shè)備的一個(gè)實(shí)際單板，原來為14層，改進(jìn)后為現(xiàn)在的12層。2022/7/2929電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)避免信號間的串?dāng)_，保證信號質(zhì)量；信號走線所構(gòu)成的回路面積盡可能小；優(yōu)先走好重要的信號線，例如時(shí)鐘(shzhng)線、復(fù)位線、高速差分信號線、信號總線等；較長信號線

20、特別是高速長線（L1/4波長）要進(jìn)行阻抗匹配，以減小反射。PCB的布線 - 一般要求2022/7/2930電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)對于一般的信號走線，為了減小線間串?dāng)_，線間距通?？勺裱?W規(guī)則，即印制線的中心點(diǎn)到相鄰印制線的中心點(diǎn)的距離為3W，或1W/H3（W為線寬，H為層厚）；對于信號線特別是高速信號線，要保證它們在走線方向上有一個(gè)連續(xù)的鏡像平面；盡量使板上的信號走線構(gòu)成(guchng)的回路面積最小，包括地回路和電源回路；電源與地之間同樣也要使它們的回路面積最??；對于多層板，必須盡可能保持地平面的完整性；晶振或其他高速器件、敏感器件，建議在其下布一地

21、層，即沒有信號線從器件下穿越；對于相鄰兩層信號走線，如果不可避免地需要相交，可使其十字相交；即使它們是平行走線，也建議使它們之間保持足夠的距離；PCB的布線 - 布線規(guī)則2022/7/2931電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)禁止使相鄰層不同的電源平面交疊放置；信號線要盡可能避免出現(xiàn)分支線（STUB），如果不可避免則應(yīng)使分支線盡可能短；時(shí)鐘線或類似高速信號線在長于1/4波長時(shí)，必須當(dāng)作傳輸線來處理，即布線時(shí)將它們布成帶狀線或微帶線；雙面板上的時(shí)鐘線，可讓地線伴隨(bn su)它走線；對于其他重要的信號線也可以采用這種處理方法；信號線走線需要彎曲時(shí)，通常禁止直接成直

22、角轉(zhuǎn)彎，一般可與走向成45度角連續(xù)轉(zhuǎn)彎，對高速線建議采用圓弧形轉(zhuǎn)彎；信號線的長度不能和其上所走信號頻率構(gòu)成諧振關(guān)系；高速線應(yīng)使其線阻抗盡可能保持一致，即信號線盡可能有少的過孔、少彎曲、少跨層、線寬和間距嚴(yán)格保持一致等；PCB的布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）2022/7/2932電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)時(shí)鐘(shzhng)線、高速線應(yīng)盡可能在一層或鄰近的兩層信號層里走線；通常應(yīng)盡可能在同一層里走完大部分線；一般應(yīng)禁止跨多層走線，例如，從頂層到底層；如果不能滿足要求，則必須采取相應(yīng)的對策措施；時(shí)鐘線、高速線禁止穿越密集過孔區(qū)，禁止在器件引腳間走線；盡可能避免在PC

23、B上成一條直線布上密集、連續(xù)的過孔；盡可能使電源、地平面連續(xù)地延伸到I/O接口連接器里，且使它們包圍住每一根插針，避免使地平面、電源平面出現(xiàn)長條縫隙；禁止不同單元電路的信號線跨區(qū)域走線，例如，使模擬信號線走到數(shù)字區(qū)域里去，或數(shù)字信號走到模擬區(qū)域里去；高速差分信號線和類似信號線盡可能在單板上同層、等長、對稱、就近平行地走線，差分線對的中間不要走其他信號線；PCB的布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）2022/7/2933電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)如果單板上存在(cnzi)地分割，則跨分割平面走線的信號線必須在連接橋上或靠近連接點(diǎn)走線，即高速信號線跨分割要帶地線：PCB的

24、布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）某信號線增加的一條地線地平面2022/7/2934電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)高速信號線跨層傳輸時(shí)，要在信號過孔處增加地層(dcng)過孔，亦即代地線傳輸：PCB的布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）GNDGNDARTART信號線及其過孔連接地線及其過孔連接2022/7/2935電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)高速(o s)弱信號線（是PCB上最高等級的信號線）、強(qiáng)騷擾源如時(shí)鐘信號線的包地處理：PCB的布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）信號波長：參考RF4材料，100MHz表面層波長76000mil，內(nèi)層波長56000mil

25、信號線與地線間距d不能太小，建議大于信號線到地層的距離過孔到地層波長/20d包地線信號線2022/7/2936電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)高速(o s)信號線的地隔離：PCB的布線 - 布線規(guī)則（續(xù)）高速線高速線地線波長/4過孔到地2022/7/2937電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)PCB高速(o s)信號線的阻抗匹配目的：a 信號完整性的需要； b EMC需要-反射會(huì)形成干擾常用方法：始端串電阻、終端并電阻、終端并RC網(wǎng)絡(luò)、其他方法（戴維寧網(wǎng)絡(luò)、二極管等）；需匹配的信號線長度估算：L maxt r / 2tpd L的單位為

26、cm ，t r是信號沿時(shí)間，t pd 是延遲時(shí)間，單位為 n s ；微帶線的長度估算：L max 9tr ：帶狀線的長度估算：L max 7tr ：RC匹配時(shí)，通常取RC時(shí)間常數(shù)2倍信號延時(shí)，RC網(wǎng)絡(luò)的電容通常取200 600PF左右；信號線阻抗的變化應(yīng)保持10%以內(nèi)，特殊情況下應(yīng)保持在20%30%以內(nèi)（包括負(fù)載變動(dòng)引起的阻抗變化）；重要信號線走線的阻抗必須預(yù)先規(guī)劃好。2022/7/2938電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)PCB板的濾波(lb)PCB板的濾波包括電源濾波和信號線的濾波；目的：避免單板內(nèi)不同單元電路或器件之間相互干擾，避免外部干擾通過電源線 、互連

27、線進(jìn)入單板，以及單板內(nèi)產(chǎn)生的干擾耦合到單板外；主要濾波器件：電感、電容、磁珠與磁環(huán)、共模差模線圈、電阻、浪涌防護(hù)器件、封裝好的濾波器等；根據(jù)需要進(jìn)行濾波器參數(shù)設(shè)計(jì)或選用封裝好的濾波器；進(jìn)出單板的信號線、電源線的連接器可選用濾波連接器。2022/7/2939電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)PCB板的濾波(lb)Vcc 時(shí)鐘 晶振10微法0.1 微法磁珠Vcc推薦的時(shí)鐘晶體振蕩器濾波電路to GND10微法的大電容為儲(chǔ)能電容2022/7/2940電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj) 信號(xnho)接口設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要問題：接口電路設(shè)計(jì)，

28、包括信號匹配、濾波；接口電路的隔離、信號線隔離；地線處理，地線分割與隔離；接口連接器的選擇；接口信號電纜的選擇；接口連接器的屏蔽連接工藝等。信號接口設(shè)計(jì)2022/7/2941電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)接口芯片以及相應(yīng)的濾波、防護(hù)、隔離等器件(qjin)，應(yīng)盡可能沿信號流方向成直線放置在靠近接口連接器處，連線要盡可能短；接口信號驅(qū)動(dòng)電路要就近放置在連接器附近；模擬信號接口與數(shù)字信號接口、低速邏輯信號與高速邏輯信號接口等，當(dāng)連接器之間存在干擾可能時(shí)，必須采取隔離、屏蔽措施；盡可能選用有濾波功能的連接器；同一連接器內(nèi)有不同類型的信號時(shí)，必須用地針隔離這些信號，特

29、別是一些比較敏感的信號；通常不要在接口附近區(qū)域放置不相干的高速器件和敏感器件，否則要采取相應(yīng)措施；對于A/D、 D/A芯片或類似的接口芯片，要給芯片提供一個(gè)完整、連續(xù)的地平面（除非供應(yīng)商另有要求）；信號接口設(shè)計(jì)的具體要求2022/7/2942電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)禁止接口芯片、器件跨接不同的地平面，除非是專用的濾波隔離器件；禁止在接口連接器附近走不相干的高速信號和敏感信號，一般信號也盡可能不要在這一區(qū)域走線；禁止不同接口的信號線或同一接口中不同類型的信號線走到其他接口或其他單元電路區(qū)域里去；PCB板的一些走線規(guī)則，在接口區(qū)域同樣要遵守甚至更為嚴(yán)格；高頻

30、、高速信號的連接器應(yīng)選用帶有屏蔽外殼的連接器；必要時(shí)可采用隔離變壓器、光電耦合器等對接口信號進(jìn)行濾波防護(hù)，隔離器件的輸入、輸出線不能就近平行走線；對于較低頻率信號，通常(tngchng)采用1000PF以下的高頻電容濾波；信號接口設(shè)計(jì)的具體要求（續(xù)）2022/7/2943電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁P(yáng)CB的EMC設(shè)計(jì)(shj)為了抑制高頻騷擾的發(fā)射與耦合，建議采用LC或RC低通濾波器，L可采用磁珠；如果用T型濾波器，C可采用三端電容；如果接口區(qū)域進(jìn)行了地分割（分出一塊“干凈”地），則濾波磁珠等應(yīng)跨接在分割區(qū)兩側(cè)，將輸入輸出兩部分隔離開；接口芯片的電源通常要采取嚴(yán)格的濾波措施，例如選用P

31、I型濾波和性能更好的器件；除非器件資料里明確要求，接口芯片的不用引腳特別是輸入端的(dund)引腳不能懸空，視情況可直接接地或電源；接口連接器金屬外殼與電纜屏蔽層要360度環(huán)繞有效連接，通常連接電阻不大于25毫歐姆。信號接口設(shè)計(jì)的具體要求（續(xù)）2022/7/2944電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)給信號提供最低阻抗的回路；使電源和信號回路面積最?。皇垢麟娐烽g的公共阻抗最??；一般不主張分地，必要時(shí)可分?jǐn)?shù)字地與模擬地、保護(hù)地與工作地；最終(zu zhn)單點(diǎn)匯接大地。接地的原則2022/7/2945電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)設(shè)備接地通常有以下(yx

32、i)幾種方法：懸浮地串聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)多點(diǎn)接地混合接地接地的方法 工作頻率小于1 MHz 低頻時(shí)用工作頻率大于30MHz工作頻率在1 30MHz很少使用2022/7/2946電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)懸浮地指的是設(shè)備內(nèi)部的地不與外面的參考地直接連接。利用懸浮地可避免地系統(tǒng)噪聲耦合到設(shè)備內(nèi)部，一般用于極敏感的小電路系統(tǒng)。懸浮地的一個(gè)很大缺點(diǎn)是容易受靜電感應(yīng)或靜電積累的影響 ，所以為避免這一影響懸浮地通常要通過一個(gè)大電感或其他器件與設(shè)備參考地相連(xin lin)，以泄放靜電。懸浮地一般很少使用。接地的方法- 懸浮地2022/7/2947電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（

33、一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)接地的方法(fngf)- 串聯(lián)單點(diǎn)接地缺點(diǎn)：公共地線較長，容易產(chǎn)生公共地線阻抗耦合，模塊間容易相互干擾，故一般只用于低頻情況。優(yōu)點(diǎn)：簡單方便，占用面積小。電路1電路3電路2參考地2022/7/2948電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)接地的方法(fngf)- 并聯(lián)單點(diǎn)接地各單元與地自成回路，其地電位只與本電路的地電流及地線阻抗有關(guān)，不受其他電路影響。隨著頻率的增加，地線阻抗會(huì)增加，地線間串?dāng)_會(huì)增加，故不適用于高頻高電平電路，頻率上限與地線長度、寬度等因素有關(guān)。這種方式對低頻和較高頻率是適用的，是通常推薦的方式。電路1電路3電路2參考地2022

34、/7/2949電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁接地(jid)設(shè)計(jì)接地的方法(fngf)- 并聯(lián)多點(diǎn)接地電路1電路3電路2參考地這種方法有利于降低高頻時(shí)的地阻抗，適用于高頻信號系統(tǒng)。這種方法要求參考地的阻抗以及接地連接阻抗盡可能低，通常單板的參考地是地平面，有時(shí)是金屬機(jī)殼。為避免接地環(huán)路，要求接地點(diǎn)之間的距離不大于最大信號波長的1/20，至少要保證1/10 。2022/7/2950電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備結(jié)構(gòu)(jigu)的EMC設(shè)計(jì)設(shè)備機(jī)柜、機(jī)箱的布局設(shè)計(jì)主要考慮：設(shè)備公共接地母線的安排與設(shè)計(jì)；設(shè)備各功能模塊（子架）的位置分布，合理的布局可避免模塊間的相互干擾；設(shè)備對外接口的

35、位置安排；設(shè)備電源的布局和走線要求(yoqi)；設(shè)備內(nèi)部模塊間連線布局和走線要求。結(jié)構(gòu)布局2022/7/2951電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計(jì) 在干擾源與和敏感電路之間用金屬材料隔開，在一定程度上起到隔離電磁干擾的目的，這就是屏蔽。金屬材料是通過(tnggu)吸收和反射來達(dá)到屏蔽的效果的。 一個(gè)無縫屏蔽體的屏蔽效能與下列因素有關(guān)：屏蔽材料的厚度干擾信號的頻率屏蔽材料的相對磁導(dǎo)率（低頻）屏蔽材料的相對電導(dǎo)率（高頻） 事實(shí)上無縫屏蔽體是不存在的，其孔洞、縫隙（如門、通風(fēng)孔等）的大小和處理是否得當(dāng)，是屏蔽效果的重要關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)屏蔽 - 屏蔽的的原理2022/7/2

36、952電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備結(jié)構(gòu)(jigu)的EMC設(shè)計(jì) 屏蔽效果直接影響設(shè)備的RE、 RS等重要指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下因素：結(jié)構(gòu)材料、屏蔽材料的選擇，一般通信機(jī)柜可用1.2mm冷軋鋼板；屏蔽體的門、通風(fēng)孔維護(hù)腔等必須作電磁密封處理(chl)；屏蔽體的縫隙處理，確保屏蔽的完整性；屏蔽體尺寸的考慮，避免由屏蔽體尺寸形成的空腔諧振；是否有局部屏蔽要求（如功放等）；屏蔽體的施工工藝要求；其他相關(guān)因素（成本、體積、重量等）。結(jié)構(gòu)屏蔽 - 屏蔽的要求2022/7/2953電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品定位(dngwi)、應(yīng)符合的標(biāo)準(zhǔn)、單板輻

37、射水平以及成本等因素，合理確定結(jié)構(gòu)（機(jī)柜、子架、模塊外殼等）的屏蔽指標(biāo)，對于外購的機(jī)柜一定要有屏蔽指標(biāo)要求并在到貨后驗(yàn)收；機(jī)柜屏蔽效能指標(biāo)等級劃分見下表： （dB數(shù)為屏蔽效果）結(jié)構(gòu)屏蔽 - 屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)級別 頻率范圍 30 230MHz 頻率范圍 2301000MHz E 20dB 10dB D 30dB 20dB C 40dB 30dB B 50dB 40dB A 60dB 50dB2022/7/2954電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備結(jié)構(gòu)(jigu)的EMC設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)(shj)的主要矛盾在門、通風(fēng)孔、縫隙的處理，一般而言結(jié)構(gòu)材料的影響很小，目前采用的1.2mm冷軋鋼板已足夠

38、；對屏蔽體縫隙長度和孔徑的要求，一般應(yīng)小于0.01 0.05信號波長，當(dāng)f2GHz時(shí)波長等于0.15m， 0.01 0.05信號波長等于1.5 7.5mm，如果要考慮測試到12.75 GHz ，孔徑就更小了；一般通風(fēng)孔徑應(yīng)不大于6mm ；綜合考慮整機(jī)的屏蔽方案，如關(guān)鍵元器件/電路的屏蔽、PCB板的屏蔽、模塊屏蔽、子架/插箱的屏蔽、機(jī)柜屏蔽等，局部屏蔽可降低對機(jī)柜屏蔽的要求以降低成本；屏蔽體結(jié)構(gòu)簡潔，盡可能采用大塊完整的材料，不要零碎拼接，以減少縫隙，盡可能減少不必要的孔洞；避免開細(xì)長孔，通風(fēng)孔采用圓孔陣列排放；結(jié)構(gòu)屏蔽 - 屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）2022/7/2955電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共

39、六十七頁設(shè)備結(jié)構(gòu)(jigu)的EMC設(shè)計(jì)當(dāng)屏蔽與散熱矛盾時(shí)，盡可能開小孔、多開孔，避免開大孔；屏蔽體要良好接地，結(jié)構(gòu)件各部分要良好搭接，搭接條要有足夠的截面積，以降低搭接條的電感從而降低射頻阻抗(zkng)；良好的接地系統(tǒng)，機(jī)柜等屏蔽體內(nèi)部應(yīng)有接地匯流條，地電流走線（匯流條）不走面（屏蔽體表面），匯流條使用有足夠截面積的紫銅帶，各種地線（信號地、保護(hù)地等）最終匯接于一點(diǎn)接大地；注意進(jìn)出屏蔽體的電纜連接器的接地，不破壞屏蔽連續(xù)性；結(jié)構(gòu)加工工藝與屏效關(guān)系重大，如搭接表面的平整、清潔無油污、搭接連接點(diǎn)（鉚接或螺接）的間距、噴漆不破環(huán)門密封處的電氣連接等。結(jié)構(gòu)屏蔽 - 屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)）2022/7

40、/2956電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計(jì)搭接是金屬結(jié)構(gòu)連接的重要方式，其目的是在不同的金屬結(jié)構(gòu)件之間提供良好的電氣連接，使整個(gè)設(shè)備機(jī)體盡可能保持等電位。阻抗特性是搭接效能的主要標(biāo)志，搭接電阻一般應(yīng)在毫歐姆級（如25毫歐）；搭接質(zhì)量與搭接面大小、搭接表面處理（平整、清潔等）、搭接方式、壓力大?。ㄈ缏萁拥膲毫Γ?、搭接條截面積大小有關(guān)(yugun)，搭接條要有一定的寬度，其長寬比應(yīng)等于5:1 3:1 。結(jié)構(gòu)的搭接2022/7/2957電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計(jì)根據(jù)信號特性適當(dāng)選擇電纜，如單層屏蔽、雙層屏蔽以及鎧裝電纜等；

41、在要求較高時(shí)，屏蔽層內(nèi)應(yīng)提供信號回流通路，不要用外屏蔽層作信號回流；對于高頻信號，外屏蔽層與金屬連接器要有360度的有效連接，不要使用“豬尾巴”接地，以保證屏蔽的完整性，且保證電纜阻抗(zkng)的連續(xù)性；進(jìn)出機(jī)柜的電纜連接器與機(jī)柜金屬面必須保證有效的電氣連接，連接阻抗應(yīng)盡可能小。電纜的EMC -電纜的屏蔽2022/7/2958電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備(shbi)結(jié)構(gòu)的EMC設(shè)計(jì)機(jī)柜內(nèi)部的信號線避免與電源線就近平行走線或捆扎在一起，對于不可避免的相交應(yīng)采用十字相交的方法；不同種類的信號線，特別是可能產(chǎn)生相互干擾的信號線也要避免就近平行走線或捆扎在一起；所有(suyu)輸入、輸出

42、線（包括濾波器的輸入輸出線）也要避免就近平行走線或捆扎在一起；所有走線應(yīng)盡可能貼近地平面（金屬柜體）走線；所有走線都應(yīng)盡可能短；長距離的屏蔽線，其屏蔽層每隔1/20 信號波長或1/10波長接地一次；通常線纜應(yīng)分類捆扎，大信號、弱信號、騷擾源信號、敏感信號等線纜要區(qū)分開。電纜的EMC -線纜的走線2022/7/2959電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁設(shè)備結(jié)構(gòu)(jigu)的EMC設(shè)計(jì)雙絞線對于(duy)抑制較低頻率磁場干擾很有幫助；同軸電纜通常用于傳輸較高頻率信號；雙絞線的兩根線必須是信號線和對應(yīng)的信號回線，或者是信號線和對應(yīng)的地線；排線緊挨著的兩根線必須是信號線及其對應(yīng)的信號回線或地線，不得與其他線對相互參雜；雙層屏蔽線會(huì)有更好的屏蔽效果，這時(shí)外屏蔽層只作屏蔽，內(nèi)屏蔽層可作信號回線；建議屏蔽線優(yōu)先采用雙端接地。電纜的EMC -線纜的選擇與使用2022/7/2960電磁兼容技術(shù)培訓(xùn)教材（一）共六十七頁硬件