PCB電磁兼容設計培訓資料

第五章PCB的電磁兼容設計

2002年8月楊繼深走線是主要輻射源2002年8月楊繼深脈沖信號的頻譜T1/d1/trdtr諧波幅度（電壓或電流）頻率（對數(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被驅動電路ICCI驅動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能電容這個環(huán)路盡量小2002年8月楊繼深電源解耦電容的正確布置盡量使電源線與地線靠近2002年8月楊繼深解耦電容的選擇C=dIdtdVZf1/2LC各參數(shù)含義：在時間dt內，電源線上出現(xiàn)了瞬間電流dI，dI導致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。2002年8月楊繼深增強解耦效果的方法電源地鐵氧體注意鐵氧體安裝的位置接地線面細線粗線用鐵氧體增加電源端阻抗用細線增加電源端阻抗2002年8月楊繼深有效濾波的例子普通電容三端電容三端電容+鐵氧體2002年8月楊繼深線路板的兩種輻射機理差模輻射共模輻射電流環(huán)桿天線2002年8月楊繼深實際電路的輻射ZGZLVZC=ZG+ZL近場：ZC7.9DfE=7.96VA/D3（V/m）ZC7.9Df，E=63IAf/D2（V/m）H=7.96IA/D3（A/m）遠場：E=1.3IAf2/D（V/m）環(huán)路面積=A~I2002年8月楊繼深常用的差模輻射預測公式考慮地面反射時：E=2.6IAf2/D（V/m）2002年8月楊繼深脈沖信號差模輻射的頻譜頻譜包絡線差模輻射頻率特性線脈沖的差模輻射包絡線

1/d1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/dec

E=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）+40lgf40dB/dec20dB/dec2002年8月楊繼深不同邏輯電路為了滿足EMI指標要求

所允許的環(huán)路面積僅代表了一個環(huán)路的輻射情況，若有N個環(huán)路輻射，乘以N。因此，可能時，分散時鐘頻率。2002年8月楊繼深如何減小差模輻射？E=2.6IAf2/D低通濾波器布線2002年8月楊繼深控制高頻信號的回路2002年8月楊繼深電路中的強輻射信號11010010001101001000dBV/mdBV/m所有電路加電工作只有時鐘電路加電工作2002年8月楊繼深電流回路的阻抗~LRIZ=R+jLL=/I

A~2002年8月楊繼深單層或雙層板如何減小環(huán)路的面積2002年8月楊繼深不良布線舉例68HC1174HC00AB連接A、BE時鐘2002年8月楊繼深隨便設置的地線沒有用在線路板上沒有布線的地方全部鋪上地線是EMC設計嗎？2002年8月楊繼深地線對輻射的影響2002年8月楊繼深地線對輻射的影響2002年8月楊繼深多層板能減小輻射信號1電源層地線層信號2低頻高頻DC~0.51101001G110地線面的阻抗，m/平方地線面具有很小的地線阻抗2002年8月楊繼深地線面上的縫隙的影響模擬地數(shù)字地A/D變換器L75mm25mmL:0~10cmVAB:15~75mVAB2002年8月楊繼深過孔的阻抗1.5mmPGA128-pinC/4

PGA1010010.1nH/cm

255075100與過孔之間的距離mm2002年8月楊繼深線路板邊緣的一些問題關鍵線（時鐘、射頻等）產生較強輻射無地線電源層地線層20H2002年8月楊繼深扁平電纜的使用地線一部分信號回流經(jīng)過ABCDABCD最好較好差較好，但端接困難扁平電纜這兩處都有地線2002年8月楊繼深注意隱蔽的輻射環(huán)路電源/地線信號線電源/地線信號線電源信號線+電源+地線電源/地線電源2002年8月楊繼深直流線的輻射線路板1線路板2線路板3直流線也會產生射頻輻射2002年8月楊繼深外拖電纜的共模輻射LI2HCPI3I1CP盡管共模成份的比例很小，但是由于輻射環(huán)路大，仍然是主要的輻射因素2002年8月楊繼深“無關”的電纜也輻射2002年8月楊繼深無關電纜輻射機理VCM機箱內的所有信號都會通過電纜輻射！2002年8月楊繼深地線也輻射不接地線接上地線你喜歡電纜屏蔽層接地嗎?2002年8月楊繼深地線輻射產生的原因地線噪聲電源線電感信號回路電源回路2002年8月楊繼深兩端設備都接地的情況LRW

線路板不接地：ZCM=RW+jL+RL+1/jCCPICMRWL～RL

線路板接地：ZCM=RW+jL+RL1H/mV02002年8月楊繼深共模電流主要由寄生電容產生V0/RL線路板接地線路板不接地CP較大CP較小頻率MHz共模電流2002年8月楊繼深懸浮電纜ICM近場區(qū)內:E=1430IL/(fD3)V/m遠場區(qū)內:E=0.63

ILf/DV/m考慮地面反射：E=1.26

ILf/DV/mL/2或/4時：E=120I/DV/m電纜長度：L2002年8月楊繼深共模電流的測量電流卡鉗頻譜分析儀VdBVICM被測電流IV傳輸阻抗：ZT=V/I2002年8月楊繼深怎樣減小共模輻射

E=1.26

ILf/D共模濾波共模扼流圈減小共模電壓使用盡量短的電纜共模濾波電纜屏蔽2002年8月楊繼深減小共模電壓2002年8月楊繼深濾波器濾除高頻成份2002年8月楊繼深濾波器電容量的選擇R負載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上升時間tr0.5~1s50ns100ns10ns帶寬BW320kHz6MHz3.2MHz32MHz總阻抗R120100300100~150最大電容C2400pF150pF100pF30pF2002年8月楊繼深平衡接口電路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/22002年8月楊繼深增加共?；芈返淖杩筆CBPCB共模回路改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg[(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)]=20lg(ZCM2/ZCM1)

=20lg(1+ZL/ZCM1

)dB2002年8月楊繼深鐵氧體磁環(huán)使用方面的一些問題110100100012545001250600300個30個0.11101001000?匝1?匝無偏置有偏置2002年8月楊繼深I/O接口布線的一些要點干凈區(qū)域濾波電容電源線連接地線連接信號濾波器隔離變壓器/光耦隔離器橋壕溝時鐘電路、高速電路2002年8月楊繼深時鐘信號遠離電纜接口2002年8月楊繼深用屏蔽電纜抑制共模輻射CMCMDMCMCM2002年8月楊繼深屏蔽電纜的評估CMCMDMV輻射環(huán)路VIZT=V/I2002年8月楊繼深不同屏蔽層的傳輸阻抗1021031041051061071080.0010.010.1110100100010000傳輸阻抗（m/m）Hz鋁箔單層編織最佳單層編織雙層編織雙層編織+一層金屬雙層編織+雙層金屬實心銅2002年8月楊繼深屏蔽層的錯誤接法CM2002年8月楊繼深電纜屏