CB電磁兼容設(shè)計(jì)培訓(xùn)資料

2002年8月楊繼深第五章PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)

2002年8月楊繼深走線是主要輻射源2002年8月楊繼深脈沖信號(hào)的頻譜T1/d1/trdtr

諧波幅度（電壓或電流）頻率（對(duì)數(shù)）-20dB/dec-40dB/decAV(orI)=2A(d+tr)/TV(orI)=0.64A/TfV(orI)=0.2A/Ttrf22002年8月楊繼深上升沿越陡高頻越豐富2002年8月楊繼深地線和電源線上的噪聲Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驅(qū)動(dòng)電路ICCI驅(qū)動(dòng)I充電I放電IgVg2002年8月楊繼深電源線、地線噪聲電壓波形輸出ICCVCCIgVg2002年8月楊繼深地線干擾對(duì)電路的影響1324寄生電容2002年8月楊繼深線路板走線的電感L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2MII2002年8月楊繼深地線網(wǎng)格2002年8月楊繼深電源線噪聲的消除電源線電感儲(chǔ)能電容這個(gè)環(huán)路盡量小2002年8月楊楊繼繼深深電源源解解耦耦電電容容的的正正確確布布置置盡量量使使電電源源線線與與地地線線靠靠近近2002年8月楊楊繼繼深深解耦耦電電容容的的選選擇擇C=dIdtdVZf1/2LC各參參數(shù)數(shù)含含義義：：在時(shí)時(shí)間間dt內(nèi)，，電電源源線線上上出出現(xiàn)現(xiàn)了了瞬瞬間間電電流流dI，dI導(dǎo)致致了了電電源源線線上上出出現(xiàn)現(xiàn)電電壓壓跌跌落落dV。2002年8月楊楊繼繼深深增強(qiáng)強(qiáng)解解耦耦效效果果的的方方法法電源源地鐵氧氧體體注意意鐵鐵氧氧體體安安裝裝的的位位置置接地線面細(xì)線粗線用鐵氧體增增加電源端端阻抗用細(xì)線增加加電源端阻阻抗2002年8月楊楊繼深有效濾波的的例子普通電容三端電容三端電容+鐵氧體2002年8月楊楊繼深線路板的兩兩種輻射機(jī)機(jī)理差模輻射共模輻射電流環(huán)桿天線2002年8月楊楊繼深實(shí)際電路的的輻射ZGZLVZC=ZG+ZL近場(chǎng)：ZC7.9DfE=7.96VA/D3（V/m）ZC7.9Df，E=63IAf/D2（V/m）H=7.96IA/D3（A/m）遠(yuǎn)場(chǎng)：E=1.3IAf2/D（V/m）環(huán)路面積=A~I2002年8月楊楊繼深常用的差模模輻射預(yù)測(cè)測(cè)公式考慮地面反反射時(shí)：E=2.6IAf2/D（V/m）2002年8月楊楊繼深脈沖信號(hào)差差模輻射的的頻譜頻譜包絡(luò)線線差模輻射頻頻率特性線線脈沖的差模模輻射包絡(luò)絡(luò)線1/d1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/decE=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）+40lgf40dB/dec20dB/dec2002年8月楊楊繼深不同邏輯電電路為了滿滿足EMI指標(biāo)要求所所允許的的環(huán)路面積積僅代表了一一個(gè)環(huán)路的的輻射情況況，若有N個(gè)環(huán)路輻射射，乘以N。因此，可可能時(shí)，分分散時(shí)鐘頻頻率。2002年8月楊楊繼深如何減小差差模輻射？？E=2.6IAf2/D低通濾波器器布線2002年8月楊楊繼深控制高頻信信號(hào)的回路路2002年8月楊楊繼深電路中的強(qiáng)強(qiáng)輻射信號(hào)號(hào)11010010001101001000dBV/mdBV/m所有電路加加電工作只有時(shí)鐘電電路加電工工作2002年8月楊楊繼深電流回路的的阻抗~LRIZ=R+jLL=/IA~2002年8月楊楊繼深單層或雙層層板如何減減小環(huán)路的的面積2002年8月楊楊繼深不良布線舉舉例68HC1174HC00AB連接A、BE時(shí)鐘2002年8月楊楊繼深隨便設(shè)置的的地線沒有有用在線路板上上沒有布線線的地方全全部鋪上地地線是EMC設(shè)計(jì)嗎？2002年8月楊楊繼深地線對(duì)輻射射的影響2002年8月楊楊繼深地線對(duì)輻射射的影響2002年8月楊楊繼深多層板能減減小輻射信號(hào)1電源層地線層信號(hào)2低頻高頻DC~0.51101001G110地線面的阻阻抗，m/平方地線面具有有很小的地地線阻抗2002年8月楊楊繼深地線面上的的縫隙的影影響模擬地地?cái)?shù)字地地A/D變換器器L75mm25mmL:0~10cmVAB:15~75mVAB2002年8月楊楊繼繼深過孔的的阻抗抗1.5mmPGA128-pinC/4PGA1010010.1nH/cm255075100與過孔孔之間間的距距離mm2002年8月楊楊繼繼深深線路路板板邊邊緣緣的的一一些些問問題題關(guān)鍵鍵線線（（時(shí)時(shí)鐘鐘、、射射頻頻等等））產(chǎn)生生較較強(qiáng)強(qiáng)輻輻射射無地地線線電源源層層地線線層層20H2002年8月楊楊繼繼深深扁平平電電纜纜的的使使用用地線線一部部分分信信號(hào)號(hào)回回流流經(jīng)經(jīng)過過ABCDABCD最好好較好好差較好好，，但但端端接接困困難難扁平平電電纜纜這兩兩處處都都有有地地線線2002年8月楊楊繼繼深深注意意隱隱蔽蔽的的輻輻射射環(huán)環(huán)路路電源源/地線信號(hào)線線電源/地線信號(hào)線線電源信號(hào)線線+電源+地線電源/地線電源2002年8月楊楊繼繼深直流線線的輻輻射線路板1線路板2線路板3直流線線也會(huì)會(huì)產(chǎn)生生射頻頻輻射射2002年8月楊楊繼繼深外拖電電纜的的共模模輻射射LI2HCPI3I1CP盡管共共模成成份的的比例例很小小，但但是由由于輻輻射環(huán)環(huán)路大大，仍然是是主要要的輻輻射因因素2002年8月楊楊繼繼深“無關(guān)””的電電纜也也輻射射2002年8月楊楊繼繼深無關(guān)電電纜輻輻射機(jī)機(jī)理VCM機(jī)箱內(nèi)內(nèi)的所所有信信號(hào)都都會(huì)通通過電電纜輻輻射??！2002年8月楊楊繼繼深地線也也輻射射不接地地線接上地地線你喜歡歡電纜屏屏蔽層層接地地嗎?2002年8月楊楊繼繼深地線輻輻射產(chǎn)產(chǎn)生的的原因因地線噪噪聲電源線線電感感信號(hào)回回路電源回回路2002年8月楊楊繼繼深兩端設(shè)設(shè)備都都接地地的情情況LRW線路板板不接接地：：ZCM=RW+jL+RL+1/jCCPRWL～RL線路路板板接接地地：：ZCM=RW+jL+RL1H/mV02002年8月楊楊繼繼深深共模模電電流流主主要要由由寄寄生生電電容容產(chǎn)產(chǎn)生生V0/RL線路路板板接接地地線路路板板不不接接地地CP較大大CP較小小頻率率MHz共模模電流流2002年8月楊楊繼繼深深懸浮浮電電纜纜ICM近場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi):E=1430IL/(fD3)V/m遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi):E=0.63ILf/DV/m考慮慮地地面面反反射射：：E=1.26ILf/DV/mL/2或/4時(shí)：：E=120I/DV/m電纜纜長(zhǎng)長(zhǎng)度度：：L2002年8月楊楊繼深共模電流的測(cè)測(cè)量電流卡鉗頻譜分析儀VdBVICM被測(cè)電流IV傳輸阻抗：ZT=V/I2002年8月楊楊繼深怎樣減小共模模輻射E=1.26ILf/D共模濾波共模扼流圈減小共模電壓壓使用盡量短的的電纜共模濾波電纜屏蔽2002年8月楊楊繼深減小共模電壓壓2002年8月楊楊繼深濾波器濾除高高頻成份2002年8月楊楊繼深濾波器電容量量的選擇R負(fù)載R源電容合適電容過大

低速接口10~100kB/s

高速接口

2MB/s低速CMOSTTL上升時(shí)間tr0.5~1s50ns100ns10ns帶寬BW320kHz6MHz3.2MHz32MHz總阻抗R120100300100~150最大電容C2400pF150pF100pF30pF2002年8月楊楊繼深平衡接口電路路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/22002年8月楊楊繼深增加共?；芈仿返淖杩筆CBPCB共?；芈犯纳屏?20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg[(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)]=20lg(ZCM2/ZCM1)=20lg(1+ZL/ZCM1)dB2002年8月楊楊繼深鐵氧體磁環(huán)使使用方面的一一些問題110100100012545001250600300個(gè)30個(gè)0.11101001000?匝1?匝無偏置置有偏置置2002年8月楊楊繼繼深I(lǐng)/O接口布布線的的一些些要點(diǎn)點(diǎn)干凈區(qū)區(qū)域?yàn)V波電電容電源線線連接接地線連連接信號(hào)濾濾波器器隔離變變壓器器/光耦隔隔離器器橋壕溝時(shí)鐘電電路、、高速速電路路2002年8月楊楊繼繼深時(shí)鐘信信號(hào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)離電電纜接接口2002年8月楊楊繼繼深用屏蔽蔽電纜纜抑制制共模模輻射射CMCMDMCMCM2002年8月楊楊繼繼深屏蔽電電纜的的評(píng)估估CMCMV輻射環(huán)環(huán)路VIZT=V/I2002年8月楊楊繼繼深不同屏屏蔽層層的傳傳輸阻阻抗1021031041051061071080.0010.010.1110100100010000傳輸阻抗（（m/m）Hz鋁箔單層編織最佳單層