第六章PCB電磁兼容的設(shè)計(jì)

線路板上的電磁兼容問(wèn)題線路板的輻射外界電磁場(chǎng)對(duì)線路板的干擾地線和電源線噪聲地線引起的公共阻抗耦合走線之間的串?dāng)_楊繼深2004年5月：走線是主要輻射源楊繼深2004年5月：時(shí)鐘頻率越高輻射越強(qiáng)楊繼深2004年5月：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IgVg楊繼深2004年5月：電源線、地線噪聲電壓波形輸出ICCVCCIgVg楊繼深2004年5月：地線干擾對(duì)電路的影響1324寄生電容楊繼深2004年5月：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)/2MII楊繼深2004年5月：地線網(wǎng)格楊繼深2004年5月：電源線噪聲的消除V=L(di/dt)儲(chǔ)能電容這個(gè)環(huán)路盡量小楊繼深2004年5月：電源解耦電容的正確布置盡量使電源線與地線靠近楊繼深2004年5月：

解耦電容的選擇C=dIdtdVZf1/2LC各參數(shù)含義：在時(shí)間dt內(nèi)，電源線上出現(xiàn)了瞬間電流dI，dI導(dǎo)致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。楊繼深2004年5月：增強(qiáng)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(xì)線粗線用鐵氧體增加電源端阻抗用細(xì)線增加電源端阻抗楊繼深2004年5月：有效濾波的例子普通電容（1）三端電容（0.1）三端電容+鐵氧體注意位置！楊繼深2004年5月：多個(gè)電容改善解耦效果楊繼深2004年5月：選擇合適的電容種類

插線電容表貼電容楊繼深2004年5月：線路板的兩種輻射機(jī)理差模輻射共模輻射電流環(huán)桿天線楊繼深2004年5月：實(shí)際電路的輻射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~I楊繼深2004年5月：常用的差模輻射預(yù)測(cè)公式考慮地面反射時(shí)：

E=2.6IAf2/D（V/m）楊繼深2004年5月：脈沖信號(hào)差模輻射的頻譜頻譜包絡(luò)線差模輻射頻率特性線脈沖的差模輻射包絡(luò)線

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

E=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）

+40lgf40dB/dec20dB/dec楊繼深2004年5月：不同邏輯電路為了滿足EMI指標(biāo)要求

所允許的環(huán)路面積僅代表了一個(gè)環(huán)路的輻射情況，若有N個(gè)環(huán)路輻射，乘以N。因此，可能時(shí)，分散時(shí)鐘頻率。楊繼深2004年5月：減小差模輻射的方法E=2.6IAf2/D低通濾波器布線楊繼深2004年5月：控制高頻信號(hào)的回路楊繼深2004年5月：電路中的強(qiáng)輻射信號(hào)11010010001101001000dBV/mdBV/m所有電路加電工作只有時(shí)鐘電路加電工作楊繼深2004年5月：控制回路面積是布線的主要目的L=20cm楊繼深2004年5月：減小面積降低輻射L=10cmL=5cm楊繼深2004年5月：?jiǎn)螌踊螂p層板如何減小環(huán)路的面積楊繼深2004年5月：不良布線舉例一楊繼深2004年5月：不良布線舉例二68HC1174HC00AB連接A、BE時(shí)鐘楊繼深2004年5月：隨便設(shè)置的地線沒(méi)有用在線路板上沒(méi)有布線的地方全部鋪上地線是EMC設(shè)計(jì)嗎？楊繼深2004年5月：地線對(duì)輻射的影響楊繼深2004年5月：地線對(duì)輻射的影響楊繼深2004年5月：多層板能減小輻射信號(hào)1電源層地線層信號(hào)2低頻高頻楊繼深2004年5月：地線面上的縫隙的影響模擬地?cái)?shù)字地A/D變換器L75mm25mmL:0~10cmVAB:15~75mVAB楊繼深2004年5月：注意過(guò)孔的阻抗1.5mmPGA128-pinC/4

PGA楊繼深2004年5月：六層板的設(shè)計(jì)好不好好不好這種非典型布線具有最好的電磁兼容特性注意方向楊繼深2004年5月：八層板的設(shè)計(jì)較好最好差很好很好電源很好注意方向楊繼深2004年5月：十層板的設(shè)計(jì)很好很好較好注意方向楊繼深2004年5月：線路板邊緣的一些問(wèn)題關(guān)鍵線（時(shí)鐘、射頻等）產(chǎn)生較強(qiáng)輻射無(wú)地線電源層地線層20H楊繼深2004年5月：扁平電纜的使用最好較好差較好，但端接困難楊繼深2004年5月：避免面積較大的地線回路地線一部分信號(hào)回流經(jīng)過(guò)ABCDABCD扁平電纜這兩處都有地線楊繼深2004年5月：注意隱蔽的輻射環(huán)路電源/地線信號(hào)線電源/地線信號(hào)線電源信號(hào)線+電源+地線電源/地線電源楊繼深2004年5月：直流線的輻射線路板1線路板2線路板3直流線也會(huì)產(chǎn)生射頻輻射楊繼深2004年5月：外拖電纜的共模輻射I2CPI3I1CP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楊繼深2004年5月：“無(wú)關(guān)”的電纜也輻射楊繼深2004年5月：無(wú)關(guān)電纜輻射機(jī)理VCM機(jī)箱內(nèi)的所有信號(hào)都會(huì)通過(guò)電纜輻射！楊繼深2004年5月：地線也輻射不接地線接上地線你喜歡電纜屏蔽層接地嗎?楊繼深2004年5月：地線輻射產(chǎn)生的原因地線噪聲電源線電感信號(hào)回路電源回路楊繼深2004年5月：共模電流估算（兩端設(shè)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/mV0楊繼深2004年5月：共模電流主要由寄生電容產(chǎn)生V0/RL線路板接地線路板不接地CP較大CP較小頻率MHz共模電流楊繼深2004年5月：懸浮電纜ICM近場(chǎng)區(qū)內(nèi):E=1430IL/(fD3)V/m遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi):E=0.63

ILf/DV/m考慮地面反射：E=1.26

ILf/DV/mL/2或/4時(shí)：E=120I/DV/m電纜長(zhǎng)度：L楊繼深2004年5月：共模電流的測(cè)量電流卡鉗頻譜分析儀VdBVICM被測(cè)電流IV傳輸阻抗：ZT=V/I楊繼深2004年5月：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楊繼深2004年5月：實(shí)驗(yàn)電路的輻射楊繼深2004年5月：改善地線減小共模電壓楊繼深2004年5月：減小空間感應(yīng)的共模電壓楊繼深2004年5月：兩個(gè)措施同時(shí)采取楊繼深2004年5月：濾波器濾除高頻成份楊繼深2004年5月：濾波器電容量的選擇R負(fù)載R源電容合適電容過(guò)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C2400pF150pF100pF30pF楊繼深2004年5月：平衡接口電路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2楊繼深2004年5月：增加共?；芈返淖杩筆CBPCB共?；芈犯纳屏?20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg[(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)]=20lg(ZCM2/ZCM1)

=20lg(1+ZL/ZCM1)dB楊繼深2004年5月：鐵氧體磁環(huán)楊繼深2004年5月：I/O接口布線的一些要點(diǎn)干凈區(qū)域?yàn)V波電容電源線連接地線連接信號(hào)濾波器隔離變壓器/光耦隔離器橋壕溝時(shí)鐘電路、高速電路楊繼深2004年5月：時(shí)鐘信號(hào)遠(yuǎn)離電纜接口楊繼深2004年5月：用屏蔽電纜抑制共模輻射CMCMDMCMCM楊繼深2004年5月：屏蔽電纜的評(píng)估CMCMDMV輻射環(huán)路VIZT=V/I楊繼深2004年5月：不同屏蔽層的傳輸阻抗1021031041051061071080.0010.010.1110100100010000傳輸阻抗（