A-電磁兼容設(shè)計

1、電磁兼容設(shè)計技術(shù)中國賽寶實驗室賽寶質(zhì)量安全檢測中心：朱文立TELFAX-Mail: zwl ; gzzwl- 電磁兼容設(shè)計技術(shù)課程內(nèi)容關(guān)鍵元器件的選擇產(chǎn)品設(shè)計流程產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計流程框圖電路的選擇和設(shè)計印制電路板的設(shè)計接地和搭接設(shè)計屏蔽技術(shù)應(yīng)用濾波技術(shù)應(yīng)用時鐘電路的設(shè)計產(chǎn)品/設(shè)備內(nèi)部布置導(dǎo)線的分類和敷設(shè)板級電磁兼容設(shè)計整機電磁兼容設(shè)計系統(tǒng)電磁兼容設(shè)計設(shè)計時請注意先后次序電磁兼容設(shè)計技術(shù)關(guān)鍵元器件的選擇無源器件的選用開關(guān)元件的選用 磁性元件的選用 連接器件的選用 元器件選擇的一般規(guī)則 模擬與邏輯有源器件的選用 關(guān)鍵元器件的選擇作為整機的基本

2、單元構(gòu)件，元器件的合理選擇是整機的電磁兼容符合性的基石。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1 關(guān)鍵元器件的選擇在大多數(shù)情況下，電路的基本元件滿足EMC的程度將決定著功能單元和最后的設(shè)備滿EMC的程度。實際的元件并不是“理想”的，本身可能就是一個干擾源或敏感設(shè)備。選擇合適的電子元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)：因為是否能實現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來決定的。有時也可以利用元件具有的特性進(jìn)行抑制和防止干擾。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應(yīng)和不同電路元件之間互相耦合的程度。電磁兼容設(shè)計技術(shù)無源器件的選用電阻器的選用 電容器的選用 二極管的選用 無源器件的選用有源器件產(chǎn)生的干擾一般通過無

3、源器件向外發(fā)射，也可通過無源器件來消除。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.1 無源器件的選用所有的無源器件都包含寄生電阻，電容和電感。在電磁兼容問題容易發(fā)生的高頻段，這些寄生參數(shù)經(jīng)常占主導(dǎo)地位，并使器件功能徹底發(fā)生變化。例如，在高頻電路中，碳膜電阻或者變成電容（由于旁路電容C），或者變成電感（由于引線自感和螺線）；線繞電阻在幾千赫茲以上因其繞線電感的存在是不適合使用的；電容由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和其外引線自感的影響會發(fā)生諧振，超過第一個諧振頻率點后，就呈現(xiàn)顯著的感抗。電磁兼容設(shè)計技術(shù)有兩類基本的電子元件：有引腳的和無引腳的元件。有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時。該引腳形成了一個小電感。引腳的末端也能產(chǎn)生一個小電

4、容性的效應(yīng)。因此，引腳的長度應(yīng)盡可能的短。無引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。從電磁兼容性看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。表面貼片元件比其它元件寄生參數(shù)小得多，而且能在直到很高的頻率提供令人滿意的參數(shù)。比如，貼片電阻（1k以下）在1GHz時仍保持電阻性。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.1.1 電阻器的選用：表面貼裝電阻總是優(yōu)于有引腳電阻。對于有引腳的電阻，應(yīng)首選碳膜電阻，其次是金屬膜電阻，最后是線繞電阻。由于在相對低的工作頻率下（約MHz數(shù)量級），金屬膜電阻是主要的輔助元件，因其適合于高準(zhǔn)確度電路。線繞電阻有很強的電感特性，不適合使用在50kHz以上頻率的電

5、路中，在對頻率敏感的應(yīng)用中也不能用它。在放大器的設(shè)計中，增益控制電阻的位置應(yīng)該盡可能的靠近放大器電路以減少電路板的電感。在上拉/下拉電阻的電路中，所有的偏置電阻必須盡可能靠近有源器件及它的電源和地。在穩(wěn)壓（整流）或參考電路中，直流偏置電阻應(yīng)盡可能地靠近有源器件以減輕去耦效應(yīng)。在RC濾波網(wǎng)絡(luò)中，最好使用無感電阻器和貼片電阻器，以獲得較好的高頻特性。壓敏電阻器通常用在電源電路和與室外連接的控制和通訊接口電路，它能取到很好的防雷擊浪涌效果。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.1.2 電容器的選用：鋁質(zhì)電解電容通常是在絕緣薄層之間以螺旋狀纏繞金屬箔而制成，使得該部分的內(nèi)部感抗增加。鉭電容由一塊帶直板和引腳連接點的絕緣

6、體制成，其內(nèi)部感抗低于鋁電解電容。陶瓷電容的結(jié)構(gòu)是在陶瓷絕緣體中包含多個平行的金屬片。其主要寄生為片結(jié)構(gòu)的感抗。鋁電解電容和鉭電解電容適用于低頻終端，主要是存儲器和低頻濾波器領(lǐng)域。在中頻范圍內(nèi)（從kHz到MHz），陶質(zhì)電容比較適合，常用于去耦電路和高頻濾波。特殊的低損耗（通常價格比較昂貴）陶瓷電容和云母電容適合于甚高頻應(yīng)用和微波電路。電容具有低的ESR（即等效串聯(lián)電阻）值是很重要的，因為它會對信號造成大的衰減。電磁兼容設(shè)計技術(shù)旁路電容：旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個交流分路，從而吸收那些不需要的高頻能量。旁路電容一般作為高頻分路器件來減小對電源模塊的瞬態(tài)電流需求。通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作

7、旁路電容，其電容值取決于PCB板上的瞬態(tài)電流需求。去耦電容：去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。實際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助高頻噪聲。為了得到更好的EMC特性，去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個集成塊（IC）。陶瓷電容常被用來去耦，其值決定于最快的濾除信號的上升時間和下降時間。為了去耦，應(yīng)該選擇ESR值低于1歐姆的電容。電磁兼容設(shè)計技術(shù)用于信號線濾波的三端電容電磁兼容設(shè)計技術(shù)三端電容的符號貼片式三端電容三端電容的插入損耗三端電容的不足電磁兼容設(shè)計技術(shù)穿心電容（饋通濾波器）穿心電容結(jié)構(gòu)及安裝穿心電容插入損

8、耗電磁兼容設(shè)計技術(shù)電容諧振：如圖1所示，電容在低于諧振頻率時呈現(xiàn)容性，而后，電容將因為引線長度和布線自感呈現(xiàn)感性。表1則出了兩種陶瓷電容的諧振頻率。我們看到表面貼裝類型的諧振頻率是通孔插裝類型的兩倍。表1 : 電容的諧振頻率電容值通孔插裝（0.25引線）表面貼裝（0805）1.0F2.5MHz5MHz0.1F8MHz16MHz0.01F25MHz50MHz1000pF80MHz160MHz100pF250MHz500MHz10pF800MHz1600MHz圖1 電容諧振特性鋇鈦酸鹽（Z5U） 銀鈦酸鹽（NPO）電磁兼容設(shè)計技術(shù) 另一個影響去耦效力的因素是電容的絕緣材料。去耦電容的制造中常使用鋇

9、鈦酸鹽（Z5U）和銀鈦酸鹽（NPO）這兩種材料。Z5U具有較大的介電常數(shù)，更適合用作低頻去耦。NPO具有較低的介電常數(shù)，用作50MHz以上頻率的去耦。將兩個諧振頻率不同的去耦電容并聯(lián)，可以在更寬的頻譜分布范圍內(nèi)降低電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。能提供更寬的布線以減小引線自感，因此也就能更有效的改善去耦能力。兩個電容的取值應(yīng)相差兩個數(shù)量級以提供更有效的去耦。電磁兼容設(shè)計技術(shù)數(shù)字電路的去耦，低的ESR值比諧振頻率更為重要。在交流電源電路中使用的電容，一定要注意其性質(zhì)和耐壓等級。在交流電源火線與火線、火線與零線間須使用X電容；火線與地線間、零線與地線間須使用Y電容；對開關(guān)電源初級地與次級地之間的隔離電容也

10、需使用Y電容。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.1.3 二極管的選用：特性EMC應(yīng)用注釋整流二極管大電流；慢響應(yīng)；低功耗無電源肖特基二極管低正向壓降；高電流密度；快速反向恢復(fù)時間快速瞬態(tài)信號和尖脈沖保護(hù)開關(guān)式電源齊納二極管反向模式工作；快速反向電壓過渡；用于嵌位正向電壓ESD保護(hù)；過電壓保護(hù)；低電容高數(shù)據(jù)率信號保護(hù)發(fā)光二極管（LED）正向工作模式；不受EMC影響無當(dāng)LED安裝在遠(yuǎn)離PCB外面板上作發(fā)光指示時會發(fā)生輻射瞬態(tài)電壓抑制二極管（TVS）類似齊納二極管工作于雪崩模式：寬嵌位電壓；嵌位正向和負(fù)向瞬態(tài)過渡電壓抑止ESD激發(fā)瞬時高電壓/抑止瞬時尖脈沖變阻二極管(VDR：電壓隨電阻變化)(MOV：氧化金屬變阻

11、器)覆蓋金屬的陶瓷粒ESD保護(hù)；高壓和高瞬時保護(hù)可選齊納二極管和TVS表2 ：二極管特性 電磁兼容設(shè)計技術(shù) 二極管是抑制尖峰電壓噪聲源的最有效的器件之一。圖2中的二極管用于抑制高壓開關(guān)的尖峰電壓。圖3是典型的變壓和整流電路，D2是肖特基或齊納二極管，用于抑制濾波后的尖峰瞬態(tài)噪聲電壓。無論有刷還是無刷電機，當(dāng)電機運行時，都需要噪聲抑制二極管抑制電刷噪聲或換向噪聲。在電源輸入電路中，需要用TVS或MOV進(jìn)行噪聲抑制。TVS也可以解決信號接口的靜電放電問題。圖2：開關(guān)尖峰抑制圖3：變壓器尖峰抑制電磁兼容設(shè)計技術(shù)無源元器件，無論是電阻、電容、電感均為組成濾波器的重要部分。當(dāng)將無源器件在高頻下使用時，了

12、解所有的寄生參數(shù)是十分有用的。合格器件的生產(chǎn)廠商向用戶提供了產(chǎn)品有關(guān)的寄生數(shù)據(jù)，有時甚至還提供寬頻帶范圍的阻抗特性（這些常常揭示出器件自身的諧振）。有些無源器件需安全評定，尤其是連到危險電壓上的所有器件。如果在高速信號的場合或要滿足EMC的場合使用寄生參數(shù)未知的無源器件，可能要進(jìn)行多次設(shè)計，并有可能會推遲產(chǎn)品推上市場的時間。電磁兼容設(shè)計技術(shù)模擬與邏輯有源器件的選用模擬器件的選擇 邏輯器件的選擇 IC插座及IC封裝選擇 模擬與邏輯有源器件的選用干擾的來源電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.2 模擬與邏輯有源器件的選用有源器件可分為調(diào)諧器件和基本頻帶器件。調(diào)諧器件起帶通元件作用，其頻率特性包括：中心頻率、帶寬、選

13、擇性和帶外亂真響應(yīng)。基本頻帶器件起低通元件作用，其頻率特性包括：截止頻率、通帶特性、帶外抑制特性和亂真響應(yīng)。此外還有輸入阻抗特性和輸入端的平衡/不平衡特性等。有源器件有兩種電磁發(fā)射源：傳導(dǎo)干擾通過電源線、接地線和互連線進(jìn)行傳輸，隨頻率增加而增加；輻射干擾通過器件本身或通過互連線進(jìn)行輻射，隨頻率的平方而增加。瞬態(tài)地電流是傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的一種騷擾源，減少瞬態(tài)地電流必須減小接地阻抗和使用去耦電容。邏輯器件的敏感度特性取決于直流噪聲容限和噪聲抗擾度。邏輯器件的翻轉(zhuǎn)時間越短，所占頻譜越寬。為此，應(yīng)在保證實現(xiàn)功能的前提下，盡可能增加信號的上升/下降時間。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.2.1 模擬器件的選擇：模擬

14、器件的敏感度特性取決于靈敏度和帶寬，而靈敏度以器件的固有噪聲為基礎(chǔ)。從電磁兼容的角度，希望發(fā)射、轉(zhuǎn)換速率、電壓波動、輸出驅(qū)動能力要盡量小；對大多數(shù)有源模擬器件而，抗擾度是一個值得考慮的重要因素。來自不同廠商的同一型號及指標(biāo)的運算放大器，可有明顯不同的電磁兼容性能，因此確保后續(xù)產(chǎn)品性能參數(shù)的一致性是十分重要的。敏感模擬器件的廠商提供電磁兼容或電路設(shè)計上的信噪處理技巧或PCB布局，這表明他們關(guān)心用戶的需求，有助于用戶在購買時權(quán)衡利弊。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.2.2 邏輯器件的選擇：大部分?jǐn)?shù)字IC生產(chǎn)商都至少能生產(chǎn)某一系列輻射較低的器件，同時也能生產(chǎn)幾種抗ESD的I/O芯片，有些廠商還可供應(yīng)電磁兼容性能

15、良好的VLSI。大多數(shù)數(shù)字電路采用方波信號同步，這將產(chǎn)生高次諧波分量。在滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下應(yīng)盡量選擇低速時鐘。在HC系列器件適用時絕不要使用AC系列器件，CMOS4000系列器件適用就不要用HC系列器件。必要時，應(yīng)選擇集成度高并有電磁兼容特性的集成電路。由不同廠家生產(chǎn)的具有相同型號及指標(biāo)的器件也能有顯著不同的電磁兼容特性，這一點對于確保陸續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有穩(wěn)定的電磁兼容符合性是很重要的。電磁兼容設(shè)計技術(shù)高技術(shù)集成電路的生產(chǎn)商可以提供詳盡的電磁兼容設(shè)計說明。設(shè)計人員要了解這些并嚴(yán)格按要求去做。詳盡的電磁兼容設(shè)計建議表明：生產(chǎn)商關(guān)心的是用戶的真正需求，這在選擇器件時是必須考慮的因素。在早期設(shè)計

16、階段，如果IC的電磁兼容特性不清楚，可以通過一簡單功能電路（至少時鐘電路要工作）進(jìn)行各種電磁兼容測試，條件允許時要盡量在高速數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)完成操作。發(fā)射測試可方便地在一標(biāo)準(zhǔn)測試臺上進(jìn)行，用來篩選那些明顯地比其他一些器件噪聲小得多的器件。測試抗擾度可采用同樣的方式進(jìn)行，以尋找能承受更大干擾的器件。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.2.3 IC插座及IC封裝選擇：IC座對電磁兼容很不利，建議直接在PCB上焊接表貼芯片。具有較短引線和體積較小的IC芯片則更好，BGA及類似芯片封裝的IC在目前是最好的選擇。安裝在座上的（更糟的是插座本身帶有電池）IC的發(fā)射及敏感特性經(jīng)常會使一個本來良好的設(shè)計變壞。因此，最好采用直接焊

17、接到電路板上的表貼IC。帶有ZIF座和在處理器（能方便升級）上用彈簧安裝散熱片的母板，需要額外的濾波和屏蔽。即使如此，選擇內(nèi)部引線最短的表貼ZIF座也是有好處的。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.3 磁性元件的選用磁性元件是一種可以將磁場和電場聯(lián)系起來的元件，與磁場互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。此元件一方面會產(chǎn)生令人討厭的電磁干擾，同時它又是抑止電磁干擾不可或缺的器件。圖4所示是兩種基本類型的電感：開環(huán)和閉環(huán)。它們的不同在于內(nèi)部的磁場環(huán)。在開環(huán)設(shè)計中，磁場通過空氣閉合，這將引起輻射并帶來電磁干擾（EMI）問題。而閉環(huán)設(shè)計中，磁場通過磁芯完成磁路，其電磁特性更理想。圖4 電感中的磁場電磁兼容設(shè)計

18、技術(shù)電感沒有寄生感抗，因此表面貼裝類型和引線類型沒有什么差別。如圖5所示，在選擇開環(huán)電感時，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因為這樣磁場將被控制在磁芯體的局部范圍。對閉環(huán)電感來說，磁場被完全控制在磁心。螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個優(yōu)點是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還可以自行消除所有外來的附帶場輻射。 圖5：開環(huán)電感電磁兼容設(shè)計技術(shù)電感的磁芯材料主要有兩種：鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場合（幾十kHz），而鐵氧體磁芯電感用于高頻場合（到MHz）。因此鐵氧體磁芯電感更適合于電磁兼容應(yīng)用。鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上濾除高頻干擾，吸收瞬態(tài)脈沖。在電磁兼容應(yīng)用中特別使用了兩種特殊的電感

19、類型：鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾（環(huán)）。鐵氧體磁珠是單環(huán)電感，通常單股導(dǎo)線穿過鐵氧體型材而形成單環(huán)。這種器件在高頻范圍的衰減約為10dB，而直流的衰減量很小。類似鐵氧體磁珠，鐵氧體夾在高達(dá)MHz的頻率范圍內(nèi)的共模（CM）和差模（DM）的衰減均可達(dá)到10dB至20dB。電磁兼容設(shè)計技術(shù)常見插腳磁珠常見貼片磁珠和磁珠排高頻磁珠參數(shù)曲線電磁兼容設(shè)計技術(shù)鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，其中L和R都是頻率的函數(shù)，隨著頻率增加而增加。鐵氧體電感串連在信號通道可構(gòu)成了一個低通濾波器：低頻時R很小，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到

20、抑制；高頻時R增大，電磁干擾能量被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能。通常鐵氧體磁導(dǎo)率越高，抑制的頻率就越低。此外，鐵氧體的體積越大，抑制效果越好。在體積一定時，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可承受的偏流越大。鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。對于輸入/輸出電路，則應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。電磁兼容設(shè)計技術(shù)電感器也是一種磁性元件，它是構(gòu)成濾波器的核心元件。磁性元件還包括各種類型的變壓器和磁耦合元件。無論是電源變壓器、開關(guān)變壓器還是隔離變壓器，它的高頻特性直接影響到產(chǎn)品的電磁兼容傳導(dǎo)騷擾特性和輻射騷擾特性，同時其磁泄漏的大小直接影響到產(chǎn)品的內(nèi)

21、部干擾特性。變壓器線圈的繞制方式、磁芯材料的性質(zhì)、磁芯的形狀等直接會影響到整機的電磁兼容性能。當(dāng)一個產(chǎn)品的電磁騷擾問題采用其它方式不能奏效時，不妨采用幾種不同形式的變壓器試試，或許會有意想不到的收獲。磁耦合元件能傳遞交變信號，其參數(shù)直接會影響到產(chǎn)品向外輻射的能量的大小，頻率特性等。對任何一個產(chǎn)品，傳輸通道的高頻信號的選擇是通過磁耦合元件的調(diào)諧來實行的。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.4 開關(guān)元件的選用此處的開關(guān)元件指廣義的開關(guān)元件，包括繼電器（電磁繼電器、固態(tài)繼電器）；傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)；工作在功率電路中的開關(guān)元件如可控硅、晶閘管；工作在開關(guān)電源中的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管等。這類電路有一個顯著特點就

22、是其工作在高壓大電流電路的通斷狀態(tài)，這些電路的連接中若存在儲能元件，會在電路接通和斷開瞬間產(chǎn)生遠(yuǎn)比正常工作狀態(tài)大得多的高壓或大電流，對外形成電磁騷擾，同時也會對這些元器件形成沖擊，而影響其壽命。選擇能抑止通斷瞬間產(chǎn)生的非正常高壓或大電流的開關(guān)元件和給這些開關(guān)元件增加必要的脈沖吸收電路和保護(hù)電路是非常必要的。電磁兼容設(shè)計技術(shù)對電磁繼電器和傳統(tǒng)意義上的接觸開關(guān)來說，其開關(guān)為接觸式機械開關(guān)，其開關(guān)瞬間的觸點抖動和產(chǎn)生的拉弧會對同一供電網(wǎng)絡(luò)上的其它設(shè)備產(chǎn)生傳導(dǎo)騷擾，對附近工作的設(shè)備會產(chǎn)生輻射騷擾。應(yīng)選用防觸點抖動和具備滅弧功能的繼電器和開關(guān)。對大功率負(fù)載應(yīng)采用軟啟動的方式，以降低其對開關(guān)觸點的沖擊和由

23、此形成的電磁騷擾的大小。對電磁繼電器來說，其驅(qū)動回路是典 型的開關(guān)狀態(tài)下的感性回路，為保護(hù) 驅(qū)動元件，須在驅(qū)動線圈上增加脈沖 吸收回路。見圖6所示。圖6：繼電器的保護(hù)電磁兼容設(shè)計技術(shù)對工作在功率電路中的可控硅、晶閘管和固態(tài)繼電器，它們均為半導(dǎo)體開關(guān)器件。若開關(guān)回路中有容性或感性負(fù)載存在，在電路通斷瞬間會在半導(dǎo)體器件兩端產(chǎn)生非正常高壓或大電流，不但會對電網(wǎng)形成沖擊，同樣對這些功率半導(dǎo)體器件可能會是致命的，因此，脈沖吸收和保護(hù)回路是必不可少的。在交流電路中，對這些功率半導(dǎo)體器件采取過零觸發(fā)的方式是最佳選擇。對大功率負(fù)載采用軟啟動的方式，在此處更加必要。對工作在開關(guān)電源中的開關(guān)管、開關(guān)變壓器、整流管

24、來說，由于其工作在頻率較高的脈沖工作狀態(tài)，其情況比前兩種工作狀態(tài)復(fù)雜得多，下面分別進(jìn)行分析。電磁兼容設(shè)計技術(shù)對同一開關(guān)電源，不同特性的開關(guān)管進(jìn)行輻射騷擾測試，整體騷擾最大的與最小的可能相差1520dB。對傳導(dǎo)騷擾的頻率高端，我們也發(fā)現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。這與開關(guān)管在設(shè)計中有否考慮電磁兼容有關(guān)。好的開關(guān)管在設(shè)計中考慮到了高頻率抑制及開關(guān)瞬間的震蕩并兼顧了轉(zhuǎn)換效率，這種開關(guān)管成本可能會高些。開關(guān)電源中，開關(guān)變壓器對電磁兼容的影響表現(xiàn)在兩個方面：一個是初級線圈與次級線圈間的分布電容Cd，一個是開關(guān)變壓器的漏磁。通過在初級線圈與次級線圈間加靜電屏蔽層并引出接地，這樣可以大大減小分布電容Cd，從而減少了初、次級

25、的電場騷擾耦合。為了減小開關(guān)變壓器的漏磁，可以選擇封閉磁芯，另外，還可以通過在開關(guān)變壓器外包高磁導(dǎo)率的屏蔽材料抑制漏磁。對二次整流回路：低壓大電流的整流回路，快速恢復(fù)的肖特基二極管是一種較好的選擇。對高壓輸出電路可選用其他快速恢復(fù)二極管或帶軟恢復(fù)特性的二極管。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.5 連接器件的選用連接器是無源元件，其功能是提供兩電路之間的電氣連續(xù)性，并保證在它們的周圍有足夠的隔離。連接器的選擇、安裝位置和方式直接關(guān)系到產(chǎn)品是否可以通過電磁兼容測試。連接器可以分類為：低頻功率、低頻信號、高頻功率或高頻信號傳輸連接器。對電磁騷擾而言，連接器有關(guān)特性有：交擾、特性阻抗、接觸阻抗、插入損耗、屏蔽、帶濾

26、波器插腳和壓敏電阻器插腳等。對開關(guān)電源而言，當(dāng)其傳導(dǎo)或輻射騷擾不能滿足要求時，在交流或直流電源輸入端選擇帶有濾波器的連接插座有時會起到事半功倍的效果。此時應(yīng)注意帶有濾波器的連接插座的金屬外殼須與機殼和設(shè)備地保持緊密和良好的連接。電磁兼容設(shè)計技術(shù)對包含有多組信號的連接器，選擇交擾小的連接器就變得重要了。同時信號線之間應(yīng)用地線隔離。帶有脈沖和大功率的信號線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離低壓小信號的敏感線，必要時可分別使用不同的連接器并屏蔽隔離。對低頻大功率信號，選擇接觸電阻較小的連接器是非常必要的。對低頻連接器，有時為防止內(nèi)部騷擾外泄和外部騷擾進(jìn)入，須選擇帶有濾波器的連接插座。對高頻信號和高頻功率連接器，為了防止信號

27、發(fā)生反射和形成駐波，連接器的特性阻抗應(yīng)盡量與連接電纜的特性阻抗保持一致，同時應(yīng)有較好的屏蔽，以防止高頻信號發(fā)生泄漏。對高頻功率連接器還需較小的接觸阻抗和插入損耗，以減小其功率的衰減。對于與室外電纜連接的信號連接器和電源連接器，有時為了防止浪涌沖擊進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，可選用插腳帶有壓敏電阻器的連接器。電磁兼容設(shè)計技術(shù)1.6 元器件選擇一般規(guī)則(1) 在高頻時，和引線型電容器相比，應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。(2) 在必須使用引線式電容時，應(yīng)考慮引線電感對濾波效率的影響。(3) 鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質(zhì)擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應(yīng)該使用固體電容器。(

28、4) 使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。(5) 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(yīng)該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。(6) 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。(7) 盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。(8) 選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(9) 用于敏感電路的電源變壓器應(yīng)該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應(yīng)接地。(10) 設(shè)備內(nèi)部的互連信號線必要時使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。(11) 為使每個屏蔽體都與各自的插針相連，應(yīng)選用插針足夠多的插頭座。(

29、12) 設(shè)計時要特別注意用于低電平信號和低阻抗電路的連接器，以及阻抗增大會引起誤差而又不能方便探測到的連接器。(13) 分系統(tǒng)間的連接電纜和連接器的設(shè)計要協(xié)調(diào)一致。（例如，不能一端要求其所有屏蔽層彼此隔開，而另一端卻只給一個連接器留一根插針供屏蔽層端接。不能一端用屏蔽線控制騷擾輻射，而另一端卻選用非導(dǎo)電涂層的連接器。）(14) 不要讓主電源線和信號線通過同一連接器。(15) 盡量不要讓輸入輸出信號線通過同一連接器。(16) 根據(jù)導(dǎo)線分類，正確進(jìn)行連接器屏蔽層端接。電磁兼容設(shè)計技術(shù)電路的選擇和設(shè)計單元電路設(shè)計 微控制器電路設(shè)計 邏輯電路設(shè)計 電子線路設(shè)計一般規(guī)則模擬電路設(shè)計 電路的選擇和設(shè)計電磁

30、兼容設(shè)計技術(shù)單元電路設(shè)計放大電路設(shè)計 電源電路設(shè)計 A/D、D/A電路設(shè)計 IC的線路設(shè)計 RAM電路設(shè)計 單元電路設(shè)計一般屏蔽盒設(shè)計 擴展頻譜時鐘技術(shù) 電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.1 放大電路設(shè)計對于單級放大電路設(shè)計，其接地點一般選擇為放大器輸出一方，而使信號源與地隔離。這樣可使負(fù)載免受地電位差的影響，從而抑制了噪聲干擾。此外，對于單級放大電路，應(yīng)單點接地。而一般電子設(shè)備低電平級電路是易受干擾電路，多級電路應(yīng)采用串聯(lián)式單點接地，其接地點選擇在低電平級電路的輸入端，以便電路受地電位差的干擾最小。2.1.2 RAM電路設(shè)計對于數(shù)字電路中的RAM電路，其地址總線和數(shù)據(jù)驅(qū)動器盡可能靠近存儲器，以防止線長

31、引入電感，造成因延遲引起的誤動作。由于高溫會加速RAM結(jié)點的漏電，所以不能使器件過熱，布局時應(yīng)留有散熱空間或采用散熱措施。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.3 A/D、D/A電路設(shè)計：由于A/D、D/A器件易受干擾，所以須單獨布置元器件。由于器件本身同時存在模擬電路和數(shù)字電路，故電源與地應(yīng)做到模擬與數(shù)字相分離。而且這類器件電源與其他供電電路應(yīng)采用濾波器隔離技術(shù)以減少其它電路的干擾。同時可以選用光電耦合器提高器件抗干擾能力，減少傳輸損耗及干擾?？梢詫⑥D(zhuǎn)換器直接做到傳感器上，以減少線路干擾。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.4 電源電路設(shè)計：電源是重要的系統(tǒng)內(nèi)部噪聲源，同時也是外部噪聲較易侵入的部件。系統(tǒng)內(nèi)部噪聲或系

32、統(tǒng)外部噪聲可以通過電源傳導(dǎo)，干擾內(nèi)部其他設(shè)備；一個系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲也可以通過電源傳導(dǎo)干擾外部其他系統(tǒng)。抑制傳導(dǎo)干擾的方法主要是濾波。這樣不僅防止電網(wǎng)干擾進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，也防止系統(tǒng)本身產(chǎn)生的干擾進(jìn)入電網(wǎng)。對于多級電源，可以采用浮地將中間各級加以隔離，以提高抗耦合干擾能力。同時由于電源相對系統(tǒng)來說是大電流、高電壓、低頻率的部件，容易引起電磁場輻射干擾；此外對于電源變壓器、鐵氧體磁芯等，也容易發(fā)生漏磁，引起磁場干擾。抑制電磁場干擾最有效的方法就是電磁屏蔽。鐵質(zhì)材料的外殼是電源電路有效的電磁屏蔽體。當(dāng)磁場泄漏可以忽略時，銅、鋁屏蔽罩也是極佳的屏蔽材料。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.5 集成電路的線路設(shè)計：現(xiàn)代數(shù)

33、字集成電路（IC）在高速開關(guān)的情況下需要電源提供大的瞬時功率，因此必須加去耦電容以滿足瞬時功率要求。IC路有多種封裝結(jié)構(gòu)，引腳越短，電磁干擾問題越小。IC應(yīng)首選表貼器件，甚至直接在PCB板上安裝裸片。IC的引腳排列也會影響電磁兼容性能。因此IC的VCC與GND之間的距離越近，去耦電容越有效。無論是集成電路、PCB板還是整個系統(tǒng)，大部分噪聲都與時鐘頻率及其高次諧波有關(guān)。合理的地線、適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙莺团月冯娙菽軠p小時鐘輻射。用于時鐘分配的高阻抗緩沖器也有助于減小時鐘信號的反射和振蕩。TTL和CMOS器件混合邏輯電路會產(chǎn)生時鐘、有用信號和電源的諧波，因此，最好使用同系列的邏輯器件。由于CMOS器件的門

34、限寬，為設(shè)計者優(yōu)選器件。需要特別注意的是，未使用的CMOS輸入引腳應(yīng)該接地線或電源。否則極易造成電路出錯。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.6 一般屏蔽盒設(shè)計：對于高頻電路，輻射是其主要的干擾途徑，所以在設(shè)計時，通常加屏蔽盒進(jìn)行屏蔽，抑制干擾傳播。屏蔽盒的腔體一般可以采用厚的金屬塊直接車、銑加工出內(nèi)腔，這樣屏蔽腔體不存在接縫，各處密度相同，屏蔽效能最佳。因此普遍應(yīng)用于高頻特別是微波頻段的電路屏蔽。對頻率較低且屏蔽要求不太高的屏蔽盒，可以采用金屬型材圍框成型。另外，還有采用金屬板材拼接、螺裝成型。這幾種結(jié)構(gòu)加工簡單，成本低。此外，電路板上關(guān)鍵元器件需要屏蔽時，可用薄鋼板圍成框架或小屏蔽罩直接固定在電路板上

35、進(jìn)行屏蔽。由于安裝面(屏蔽蓋)的縫隙，會造成電磁騷擾泄露?？刹捎迷黾涌p隙深度或增加裝配面處構(gòu)件強度的方法。對于屏蔽要求較高的設(shè)備，可以采用雙層屏蔽蓋方式。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.1.7 擴展頻譜時鐘技術(shù)：所謂的“擴展頻譜時鐘”是一項能夠減小輻射測量值的新技術(shù)。這種技術(shù)是對時鐘頻率進(jìn)行1%2%的調(diào)制，從而擴散諧波分量，以便在CISPR或FCC發(fā)射測試中的峰值較低。調(diào)制度要控制在音頻范圍內(nèi)，這樣才不會使時鐘信號失真。圖7是一個時鐘諧波發(fā)射改善的示意圖。擴展頻譜時鐘不能應(yīng)用于有嚴(yán)格時 間要求的通信網(wǎng)絡(luò)中，比如以太網(wǎng)、 光纖、FDD、ATM和ADSL。絕大多數(shù)來自數(shù)字電路發(fā)射的問題 是由于同步時鐘信號。非

36、同步邏輯 將大大地降低發(fā)射量，同時也可獲 得真正的擴頻效果，而不只是集中 在時鐘諧波上產(chǎn)生發(fā)射。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.2 模擬電路設(shè)計大多數(shù)模擬設(shè)備的抗擾度問題是由射頻解調(diào)引起的。運放每個管腳都對射頻干擾十分敏感。為了防止解調(diào)，模擬電路的反饋回路需在寬頻帶范圍內(nèi)處于線性及穩(wěn)定狀態(tài)。同時需要對容性負(fù)載進(jìn)行緩沖。獲得一穩(wěn)定且線性的電路后，其所有連線可能還需濾波，且只能使用無源濾波器（最好是RC型）。應(yīng)避免采用輸入、輸出阻抗高的電路。比較器必須具有遲滯特性（正反饋），以防因干擾產(chǎn)生誤動作，還可防止靠近切換點處的振蕩。不要使用比實際需要快得多的輸出轉(zhuǎn)換比較器，保持dV/dt在較低狀態(tài)。有些模擬集成電路內(nèi)

37、的電路對輻射干擾極為敏感，這時可用小金屬殼將其屏蔽起來，并將屏蔽盒焊接到PCB地線面上。模擬器件也需要為電源提供高質(zhì)量的射頻旁路和低頻旁路。對每個運放、比較器或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的每個模擬電源引腳的RC或LC濾波都是必要的。對模擬電路而言，模擬本振和IF頻率一般都有較大的泄漏，所以需要著重屏蔽和濾波。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.3 邏輯電路設(shè)計對高頻數(shù)字電路布局時應(yīng)作到有關(guān)的邏輯元件應(yīng)相互靠近，易產(chǎn)生干擾的器件(如時鐘發(fā)生器)或發(fā)熱器件應(yīng)遠(yuǎn)離其他集成電路。由于高頻數(shù)字信號正負(fù)電平轉(zhuǎn)換時間短、轉(zhuǎn)換電流大，往往會產(chǎn)生尖脈沖，通過電源線給系統(tǒng)帶來致命的干擾。這樣需要在每一個器件的電源輸入端就近并上一個小電容來旁路尖

38、峰干擾。接口緩沖電路可以防止由于擊穿造成的關(guān)鍵器件的損壞。將多余端口接地或通過電阻接電源可以防止端口感應(yīng)造成的干擾。并聯(lián)電容或涂靜電防護(hù)漆可以防止端口的靜電感應(yīng)及靜電電荷積累放電干擾。有些數(shù)字IC產(chǎn)生高電平輻射，常將其配套的小金屬盒焊接到PCB地線而取得屏蔽效果。電磁兼容設(shè)計技術(shù)防止邏輯電路產(chǎn)生電磁兼容問題的主要措施如下：對輸入和按鍵采用電平檢測（而非邊沿檢測）使用前沿速率盡可能慢且平滑的數(shù)字信號（不超過失真極限）在PCB板上，允許對信號邊沿速度或帶寬進(jìn)行控制（例如，在驅(qū)動端使用軟鐵氧體磁珠或串聯(lián)電阻）降低負(fù)載電容，以使靠近輸出端的集電極開路驅(qū)動器而便于上拉，電阻值盡量大處理器散熱片與芯片之間

39、經(jīng)導(dǎo)熱材料隔離，并在處理器周圍多點射頻接地電源的高質(zhì)量射頻旁路（解耦）在每個電源管腳都是重要的高質(zhì)量電源監(jiān)視電路需對電源中斷、跌落、浪涌和瞬態(tài)干擾有抵抗能力需要一只高質(zhì)量的“看門狗”決不能在“看門狗”或電源監(jiān)視電路上使用可編程器件電源監(jiān)視電路及“看門狗”也需適當(dāng)?shù)碾娐泛蛙浖夹g(shù)，以使它們可以適應(yīng)大多數(shù)的不測情況當(dāng)邏輯信號沿的上升/下降時間比信號在PCB走線中傳輸一個來回的時間短時，應(yīng)采用傳輸線技術(shù)電磁兼容設(shè)計技術(shù)在邏輯電路中，數(shù)字信號的傳輸線的處理也相當(dāng)重要。當(dāng)電路在高速運行時，在源和目的間的阻抗匹配非常重要。否則過量的射頻能量將會引起電磁兼容性問題。信號端接（匹配）不但能減少在源和目的之間的

40、信號反饋和振鈴，而且也能減緩信號邊沿的快速上升和下降。時鐘電路通常是最主要的射頻發(fā)射源，應(yīng)作好元件的布局，從而使時鐘走線最短，同時保證時鐘線在PCB的一面但不通過過孔。當(dāng)一個時鐘必須經(jīng)過一段長長的路徑到達(dá)許多負(fù)載時，可在負(fù)載旁邊安裝一時鐘緩沖器，這樣，長軌線（導(dǎo)線）中的電流就小很多了。長軌線中的時鐘沿應(yīng)盡量圓滑，甚至可用正弦波，然后由負(fù)載旁的時鐘緩沖器加以整形即可。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.4 微控制器電路設(shè)計微控制器（MCU）是邏輯電路的核心，也是邏輯電路中產(chǎn)生電磁兼容問題的核心和關(guān)鍵。時下許多IC制造業(yè)者不斷地減小微控制器的尺寸會使晶體管開關(guān)速度更快，從而使時鐘頻率的諧波分量變大。這樣就會造成最

41、初時電路中的MCU是正常的，但以后在產(chǎn)品生產(chǎn)周期中的某個時間就可能出現(xiàn)EMC有問題。MCU通常有片上振蕩電路，它外接單獨的晶振或諧振器即可工作。時鐘頻率選擇應(yīng)選擇保障系統(tǒng)正常工作的最低時鐘頻率。時鐘振蕩器應(yīng)最接近MCU的時鐘引腳，以減小時鐘的干擾。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.4.1 I/O口引腳:對于大多數(shù)MCU，引腳通常都是高阻輸入或混合輸入/輸出。需要有電阻（4.7k或10k）連接每個引腳到地或者到供電電平，以便確保一個可知的邏輯狀態(tài)。2.4.2 IRQ口引腳：IRQ是MCU元件中最敏感的引腳之一。確保與中斷請求引腳的任何連線都有瞬時靜電放電保護(hù)是非常重要的。在IRQ連線上有雙向二極管、TVS或金

42、屬氧化變阻器端接通常就足夠了。即便是對價格很敏感的應(yīng)用，IRQ線上的電阻端接也同樣不可缺少。2.4.3 復(fù)位引腳：不恰當(dāng)?shù)膹?fù)位將導(dǎo)致MCU工作的紊亂，復(fù)位電路不允許受到干擾，獨立的復(fù)位控制芯片或低阻抗的復(fù)位電阻加上大容量低泄漏，高頻反應(yīng)性能好的陶瓷電容復(fù)位電路是較好的選擇。電磁兼容設(shè)計技術(shù)電子線路設(shè)計一般規(guī)則電源電路設(shè)計規(guī)則 數(shù)字電路設(shè)計規(guī)則 放大器電路設(shè)計規(guī)則 控制單元電路設(shè)計規(guī)則 電子線路設(shè)計一般規(guī)則其他設(shè)計規(guī)則 電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.5 電子線路設(shè)計一般規(guī)則每種單元都可以描述為接收一個輸入信號、并對輸入信號進(jìn)行加工，然后在輸出端輸出加工過的信號。必須考慮在輸入端可能存在的不希望有的信號，也

43、要考慮經(jīng)過輸入端之外的其它通路進(jìn)入的無用信號。最好在輸入點上處理這些無用信號。2.5.1 電源電路設(shè)計規(guī)則設(shè)備電源的電磁兼容涉及對供電線上的傳導(dǎo)發(fā)射的敏感度和傳導(dǎo)到供電線上的發(fā)射。在設(shè)備內(nèi)，一方面電源中產(chǎn)生的無用信號可以很容易地耦合到各功能單元中去；另一方面，一個單元中的無用信號可能通過電源的（公共阻抗）耦合到其它單元中去。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(1) 在可能的條件下，單獨為各功能單元供電。(2) 使用公共電源的所有電路盡可能彼此靠近。(3) 使用公共電源的所有電路必須互相兼容。(4) 應(yīng)在交直流干線上使用電源濾波器，以防外部騷擾通過電源進(jìn)入設(shè)備，防止開關(guān)瞬變和設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的其它信號進(jìn)入初級電源。(

44、5) 有效隔離電源的輸入和輸出線及濾波器的輸入和輸出線。(6) 對電源進(jìn)行有效的電磁場屏蔽，特別是開關(guān)電源。(7) 開關(guān)電源會引起高頻輻射和傳導(dǎo)騷擾，但它又有排斥電力線瞬變的優(yōu)點（典型調(diào)壓器則不能）。(8) 整流二極管應(yīng)工作在最低的電流密度上（與最大額定電流成正比）。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(9) 對所有電路功能狀態(tài)，電源都應(yīng)保持低輸出阻抗，即使在射頻范圍，輸出電容也應(yīng)呈現(xiàn)低阻抗。(10) 保證穩(wěn)壓器有足夠快的響應(yīng)時間，以便抑制高頻紋波和瞬變加載作用。(11) 為穩(wěn)壓二極管提供足夠的射頻旁路。(12) 合理屏蔽和小心地把高壓電源同敏感電路隔離開。(13) 電源變壓器應(yīng)該是對稱平衡的。(14) 對于變壓

45、器所用鐵芯材料應(yīng)取其飽和磁感應(yīng)強度Bm的下限值。無論什么情況下，都必須保證不使鐵芯驅(qū)動到飽和狀態(tài)。(15) 變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選D型或C型，E型次之。(16) 用靜電屏蔽的電源變壓器抑制電源線上的共模騷擾，多重屏蔽隔離變壓器（超隔）則有更好的性能。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.5.2 控制單元電路設(shè)計規(guī)則：(1) 控制單元和設(shè)備主體往往離得較遠(yuǎn)，因此必須正確運用接地和屏蔽方法，防止構(gòu)成地環(huán)路和耦合無用信號。(2) 控制單元內(nèi)主要的無用信號源是那些能突然斷開控制信號通道的元件。如開關(guān)、繼電器、可控硅整流器、開關(guān)二極管等。(3) 各種產(chǎn)生無用信號的開關(guān)同感性負(fù)載一起運行時，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的瞬變過程。(4) 盡

46、量減少陡峭波前瞬態(tài)過程，應(yīng)限制接通和斷開時通過開關(guān)的浪涌電流。(5) 如果必要，可使用RC網(wǎng)絡(luò)或二級管來抑制開關(guān)瞬變。(6) 如有必要，則使用緩沖或減振器來減小繼電器觸點的振動。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.5.3 放大器電路設(shè)計規(guī)則： 由于它們應(yīng)用廣泛，能影響無用信號的產(chǎn)生和耦合，所以必須對放大器提出嚴(yán)格的電磁兼容性設(shè)計要求。(1) 放大器的布局應(yīng)設(shè)計成最短的距離上傳送低電平信號，否則易引入騷擾。(2) 放大器占有帶寬應(yīng)和有用信號匹配。必須控制放大器的帶外響應(yīng)。帶寬過寬易將無用信號放大或產(chǎn)生寄生振蕩。(3) 要注意多級放大器各級之間的去耦。(4) 對所有放大器的輸入端進(jìn)行去耦，只讓有用信號進(jìn)入放大器。

47、(5) 工作頻率低于1MHz的放大器，采用平衡輸入式為好（特別是音頻放大器）。(6) 運算放大器的噪聲比晶體管的噪聲電平高，為倍以上。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(7) 應(yīng)將瞬時大電流負(fù)載的電源與運算放大器的電源分開，防止運算放大器電源線的瞬時欠壓狀態(tài)。(8) 隔離放大器的輸入變壓器，初次級間應(yīng)有效地屏蔽隔離。(9) 用輸入變壓器來斷開到遠(yuǎn)端音頻輸入電路的任何地環(huán)路。(10) 音頻輸入變壓器應(yīng)是磁屏蔽的，以免拾取電源磁場騷擾。(11) 音頻放大器應(yīng)該用平衡輸入式，并用屏蔽雙絞線作輸入信號線。(12) 音頻增益（音量）控制應(yīng)在高增益前置放大器之后，否則，控制時它的走線上的噪聲和騷擾拾取電平將成為低電平輸入信

48、號的可觀部分。(13) 音頻放大器若用開關(guān)電源，要用20kHz或更高的開關(guān)速度。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.5.4 數(shù)字電路設(shè)計規(guī)則：數(shù)字和模擬設(shè)備的發(fā)射和敏感特性不同的，一般不能用對模擬電路濾波的方法來實現(xiàn)數(shù)字信號電磁兼容。例如，模擬電路通常產(chǎn)生窄帶騷擾，并常常對連續(xù)波騷擾敏感；數(shù)字電路常常產(chǎn)生寬帶騷擾，并對尖峰脈沖騷擾敏感。控制數(shù)字電路的發(fā)射和敏感所采用的屏蔽、濾波的范圍和程度要根據(jù)數(shù)字電路單元的性能、電路元器件的速率來決定。數(shù)字系統(tǒng)誤動作的重要原因中，絕大多數(shù)起因于機殼地、信號地的電位波動。是接地線自有電感和直流電阻所致。(1) 必須選擇電路功能允許的最慢的上升時間和下降時間，以限制產(chǎn)生不必要的

49、高頻分量。(2) 避免產(chǎn)生和使用不必要的高邏輯電平。如能用5V電平的就不要用12V電平。(3) 時鐘頻率應(yīng)在工作允許的條件下選用最低的。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(4) 要防止數(shù)據(jù)脈沖通過濾波和二次穩(wěn)壓電源耦合到直流電源總線上去。(5) 數(shù)字電路的輸入、輸出線不要緊靠時鐘或振蕩器線、電源線等電磁熱線，也不要緊靠復(fù)位線、中斷線、控制線等脆弱信號線。(6) 只要可能，就應(yīng)在低阻抗點上連接數(shù)字電路的輸入和輸出端，或用阻抗變換緩沖級。(7) 要嚴(yán)格限制脈沖波形的尖峰、過沖和阻尼振蕩。(8) 若用脈沖變壓器，應(yīng)是有屏蔽的。(9) 必須對電源線、控制線去耦，以防止外部騷擾進(jìn)入。(10) 不要用長的、非屏蔽的信號線。

50、印制線長度達(dá)每ns上升時間大約5cm就要考慮匹配端接。(11) 注意到光電隔離器對差模騷擾有抑制效果，而對共模騷擾卻沒有明顯作用。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(12) 印制導(dǎo)線的電感分量在產(chǎn)生公共阻抗耦合方面起著主導(dǎo)作用。電源線，尤其地線條要盡量粗、短。(13) 對有暫態(tài)陡峭電源電流的器件和易受電源噪聲影響的器件，要在其近旁接入高頻特性好的電容器去耦。(14) 在每個印制板電源入口處裝1個LCL構(gòu)成的T型濾波器防止來自電源的沖擊輸入。(15) 用屏蔽網(wǎng)（編織帶）和鐵氧體夾卡改善扁平電纜的抗騷擾性能。(16) 從2層印制電路板改為多層印制電路板，很容易使發(fā)射和抗擾度性能提高10倍。(17) “五五”規(guī)則可以

51、幫助你決策。即時鐘頻率大于5MHz或者脈沖上升時間小于5ns，宜于選擇多層電路板。(18) 用手工布關(guān)鍵線（時鐘、高速重復(fù)控制信號、復(fù)位線、中繼線、I/O線等）。若用自動布線必須仔細(xì)檢查和修改違反EMC控制的地方。電磁兼容設(shè)計技術(shù)2.5.5 其他設(shè)計規(guī)則：(1) 去耦消除公共阻抗耦合有害影響的措施是去耦。去耦濾波器的關(guān)鍵元件是引線盡可能短的高頻電容器。(2) 隔離注意地環(huán)路形成共模騷擾。用隔離變壓器切斷地環(huán)路，最適用于信號不含直流分量時。寬帶信號不宜用它。在使用隔離變壓器時，必須加靜電屏蔽并接地，這可減小分布電容，能降低初次級間傳導(dǎo)騷擾。為了更好地降低分布電容，提高開關(guān)變壓器的共模抑制性能，可

52、采用三層屏蔽：第一層屏蔽連接到初級的低電位端；第二層屏蔽連接到次級的低電位端；中心法拉第屏蔽連接到變壓器的外殼及安全地。光電耦合器隔離法。因輸入和輸出線性關(guān)系差，不宜直接用于模擬信號，但最適于傳輸數(shù)字信號。用光脈寬調(diào)制法，就能傳輸含直流分量的模擬信號，而且有優(yōu)良的線性效果。電磁兼容設(shè)計技術(shù)(3) 提高抵抗共模騷擾能力的方法有時很難用隔離器件切斷地環(huán)路，例如兩設(shè)備必須直流連接。這時只能采取措施把地環(huán)路產(chǎn)生的共模騷擾影響抑制到最小。用差分放大器直流到高頻，線性好，適于模擬信號。對稱平衡時，共模抑制很好。不平衡時，共模騷擾轉(zhuǎn)換成差模，影響程度與不平衡程度有關(guān)。串接共模扼流圈（中和變壓器或縱向扼流圈）

53、電磁兼容設(shè)計技術(shù)印制電路板（PCB）的設(shè)計PCB布局 模-數(shù)混合PCB的設(shè)計 PCB板的地線設(shè)計 PCB設(shè)計一般規(guī)則 PCB布線 PCB板的設(shè)計PCB布局規(guī)則 PCB布線規(guī)則 PCB布局 PCB設(shè)計時的電路措施 電磁兼容設(shè)計技術(shù)3 印制電路板（PCB）的設(shè)計印制電路板（PCB）是電子產(chǎn)品中電路元件和器件的支撐件。隨著電于技術(shù)的飛速發(fā)展，PCB的密度越來越高。PCB設(shè)計的好壞對電路的干擾及抗干擾能力影響也越大。一般來說，在PCB布線中增強電磁兼容性不會給產(chǎn)品的最終完成帶來附加費用。有一點需要注意，PCB布線沒有嚴(yán)格的規(guī)定，大多數(shù)PCB布線受限于板子的大小和銅板的層數(shù)，設(shè)計的好壞主要依賴于布線工程

54、師的經(jīng)驗。一個拙劣的PCB布線能導(dǎo)致更多的電磁兼容問題，即使加上濾波器和元器件也不能解決這些問題，到最后，不得不對整個板子重新布線。因此，在開始時養(yǎng)成良好的PCB布線習(xí)慣是最經(jīng)濟的辦法。電磁兼容設(shè)計技術(shù)3.1 PCB布局首先，要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，抗噪聲能力下降；過小，則鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局。所以在元件布局時，應(yīng)該將數(shù)字電路、 模擬電路以及電源電路分別放置，將 高頻電路與低頻電路分開。此外，布局中還應(yīng)特別注意強、弱信 號的器件分布及信號傳輸方向途徑等 問題。在印制板布置高速、

55、中速和低速邏輯 電路時，應(yīng)按照圖8的方式排列器件。圖8：印制板布置圖電磁兼容設(shè)計技術(shù)在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。元件在印刷線路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題，原則之一是各部件之間的引線要盡量短。在布局上，要把模擬信號部分，高速數(shù)字電路部分，噪聲源部分（如繼電器，大電流開關(guān)等） 這三部分合理地分開，使相 互間的信號耦合為最小。如 圖8所示。時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時 鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相 互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、 小電流電路、大電流電路等應(yīng) 盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如有可能， 應(yīng)另做電路板。圖8 印制板布置圖電磁

56、兼容設(shè)計技術(shù)根據(jù)電路的功能單元對電路進(jìn)行布局時，要符合以下原則： (1) 盡可能縮短高頻元器件之間的連線。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。(2) 某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離。(3) 按照電路的流程安排各個功能單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。(4) 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。(5) 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。(6) 位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm。電磁兼容設(shè)

57、計技術(shù)3.2 PCB布線3.2.1 印刷線路板與元器件的高頻特性：一個PCB的構(gòu)成是在垂直疊層上使用了一系列的層壓、走線和預(yù)浸處理的多層結(jié)構(gòu)。在多層PCB中，設(shè)計者為了方便調(diào)試，會把信號線布在最外層。PCB上的布線是有阻抗、電容和電感特性的。阻抗：布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。電容：布線的電容是由絕緣體材料、電流到達(dá)的范圍、以及走線間距決定的。電感：布線的電感平均分布在布線中。在高頻情況下，印刷線路板上的走線、過孔、電阻、電容、接插件的分布電感與電容等不可忽略。走線電阻、走線的分布電容產(chǎn)生對高頻信號的反射，當(dāng)走線長度大于噪聲頻率相應(yīng)波長1/20時，就產(chǎn)生天線效應(yīng)，噪聲可通過走線向外

58、發(fā)射。印刷線路板的過孔大約引起0.5pF的電容。一個集成電路本身的封裝材料引入26pF電容。一個雙列直插的24引腳集成電路插座，引入418nH的分布電感。電磁兼容設(shè)計技術(shù)3.2.2 PCB布線應(yīng)遵守的普遍方針：增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_；平行的布電源線和地線以使PCB電容達(dá)到最佳；將敏感的高頻線布在遠(yuǎn)離高噪聲電源線的地方；加寬電源線和地線以減少電源線和地線的阻抗。電磁兼容設(shè)計技術(shù)3.2.3 分割：分割是指用物理上的分割來減少不同類型線之間的耦合，尤其是通過電源線和地線的。下圖給出了用分割技術(shù)將四個不同類型的電路分割開的例子。在地線面，非金屬的溝用來隔離四個地線面。L和C作為板子上的每一

59、部分的過濾器，減少不同電路電源面間的耦合。高速數(shù)字電路由于其更高的瞬時功率需量而要求放在電源入口處。電磁兼容設(shè)計技術(shù)3.2.4 基準(zhǔn)面的射頻電流：不管是對多層PCB的基準(zhǔn)接地層還是單層PCB的地線，電流的路徑總是從負(fù)載回到電源。返回通路的阻抗越低，PCB的電磁兼容性能越好。因此返回通路應(yīng)當(dāng)盡可能的短，環(huán)路區(qū)域應(yīng)當(dāng)盡可能的小。3.2.5 布線分離：布線分離的作用是將PCB同一層內(nèi)相鄰線路之間的串?dāng)_和噪聲耦合最小化。所有的信號（時鐘、視頻、音頻、復(fù)位等等）在線與線、邊沿到邊沿間應(yīng)通過基準(zhǔn)地予以隔離。3.2.6 電源線設(shè)計:根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，以減少環(huán)路電阻。同時使電源線、

60、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。電磁兼容設(shè)計技術(shù)3.2.7 抑制反射干擾:為了抑制出現(xiàn)在印制線終端的反射干擾，應(yīng)盡可能縮短印制線的長度和采用慢速電路。必要時可在傳輸線的末端對地和電源端各加接一個相同阻值的匹配電阻。對一般速度較快的TTL電路，其印制線條長于10cm以上時就應(yīng)采用終端匹配措施。3.2.8 保護(hù)與分流線路：在時鐘電路中，局部去耦電容非常重要。但是時鐘線同樣需要保護(hù)，否則，受擾時鐘信號將在電路的其他地方引起問題。設(shè)置分流和保護(hù)線路是對關(guān)鍵信號進(jìn)行隔離和保護(hù)的非常有效的方法。分流或者保護(hù)線路是沿著關(guān)鍵信號的線路兩邊布放隔離保護(hù)地線。分流線路和保護(hù)線路之間的不同