電磁兼容設(shè)計(jì)講座

電磁兼容設(shè)計(jì)講座第1頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月定義電磁兼容（EMC)：

Electromagnetic

Compatibility電磁干擾（EMI)：

Electromagnetic

Interference電磁敏感性（EMS〕：

Electromagnetic

Susceptibility第2頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為什么要考慮EMC？國(guó)內(nèi)外技術(shù)壁壘、強(qiáng)制要求產(chǎn)品的可靠性第3頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EMI試驗(yàn):(參照CISPR22/GB9254)傳導(dǎo)發(fā)射試驗(yàn)輻射發(fā)射試驗(yàn)第4頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EMS試驗(yàn)(GB/T17626.系列)靜電放電抗擾性試驗(yàn)（.2）射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾性試驗(yàn)（.3）電快速瞬變脈沖群抗擾性試驗(yàn)（.4）雷擊浪涌抗擾性試驗(yàn)（.5）射頻場(chǎng)傳導(dǎo)抗擾性試驗(yàn)（.6）工頻磁場(chǎng)抗擾性試驗(yàn)（.8）電壓瞬時(shí)跌落,短時(shí)中斷和電壓漸變的抗擾性試驗(yàn)（.11）第5頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月何時(shí)解決EMC生產(chǎn)進(jìn)程可采取的措施解決EMC的成本設(shè)計(jì)生產(chǎn)使用第6頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EMC三要素干擾源敏感設(shè)備傳播途徑第7頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EMC設(shè)計(jì)接地（Grounding)屏蔽(Shielding)濾波(Filtering)內(nèi)部設(shè)計(jì)（PCB板〕第8頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EMC設(shè)計(jì)三階段問(wèn)題解決階段規(guī)范設(shè)計(jì)階段分析預(yù)測(cè)階段第9頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接地(Grounding)接地的目的一是防電擊，一是去除干擾?？蓪⒔拥胤譃閮纱箢?lèi)：安全接地(SafetyGrounding)信號(hào)接地第10頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月安全接地(SafetyGrounding)

安全接地是指接大地(Earthing)，也就是將電氣設(shè)備的外殼以低阻抗導(dǎo)體連接大當(dāng)人員意外觸及時(shí)不易遭受電擊。第11頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信號(hào)接地信號(hào)接地除提供參考點(diǎn)之外，同時(shí)還可以大量消除雜訊的干擾。由于雜訊本身的特性，考慮接地時(shí)有不同的處理方法：?jiǎn)吸c(diǎn)接地多點(diǎn)接地復(fù)合式接地第12頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單點(diǎn)接地系統(tǒng)或裝備上僅有一點(diǎn)接地，分為：串聯(lián)單點(diǎn)接地；并聯(lián)單點(diǎn)接地；第13頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月串聯(lián)單點(diǎn)接地若系統(tǒng)各線路或裝備所產(chǎn)生或需要的能量變化太大，則不適用串聯(lián)單點(diǎn)接地，因?yàn)楦吣芰康木€路或裝備所產(chǎn)生大量的地電位會(huì)嚴(yán)重地影響低能量線路或裝備的正常運(yùn)作。第14頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月并聯(lián)單點(diǎn)接地并聯(lián)單點(diǎn)接地最大的缺點(diǎn)是耗時(shí)費(fèi)料，由于接地線太多太長(zhǎng)，以至增加各地阻抗，尤其在高頻范圍中更加嚴(yán)重。第15頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多點(diǎn)接地在頻率低于10MHz時(shí)，較適于單點(diǎn)接地。若在高頻(>10MHz)情況下，由于接地線的長(zhǎng)度以及接地電路的影響，故單點(diǎn)接地?zé)o法達(dá)到去除干擾的效果，此時(shí)就得使用多點(diǎn)接地。此時(shí)接地線的長(zhǎng)度亦應(yīng)盡量縮短。下圖各接地點(diǎn)可視為機(jī)殼或接地板：第16頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)合式接地復(fù)合式單點(diǎn)接地將線路或裝備加以歸類(lèi)，而同時(shí)使用串聯(lián)與并聯(lián)法，可同時(shí)兼顧降低雜訊以及減化施工與節(jié)省用料。第17頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)架系統(tǒng)的接地樹(shù)（例〕第18頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月背板背板背板背板背板工作地電源地保護(hù)地第19頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意由于頻率的關(guān)系，無(wú)論何種接地方法均應(yīng)盡量縮短接地線，否則其非但增加阻抗，同時(shí)更會(huì)產(chǎn)生輻射雜訊，因其作用有如天線，接地線的長(zhǎng)度L<λ/20。不論何種接地法，最大的困擾均起自于地電流的產(chǎn)生，因此去除地環(huán)路就成了設(shè)計(jì)者的考驗(yàn)。第20頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接地環(huán)路下圖即為接地環(huán)路的形成：第21頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月打破接地環(huán)路的方法第22頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的電纜雙絞線同軸電纜帶狀電纜第23頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意之一接地線愈短愈好；電纜屏蔽層終接時(shí)應(yīng)環(huán)接；電子線路中及低頻使用時(shí)應(yīng)規(guī)劃不同的接地系統(tǒng)以配合不同之回路（Return

）,如信號(hào)、屏蔽、電源、機(jī)殼或組架。唯這些回路最后可接在一起，然后以單點(diǎn)接地；接地面應(yīng)具有高傳導(dǎo)性（Conductivity）；線路中之元件若經(jīng)常產(chǎn)生大量的急變電流，則該線路應(yīng)備有單獨(dú)的接地系統(tǒng)，或至少應(yīng)備有單獨(dú)之回路，以免影響其它線路。低能量信號(hào)之接地應(yīng)與其它接地隔離；切忌雙股電纜分開(kāi)安裝；第24頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意之二低頻宜采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，高頻應(yīng)采用多點(diǎn)接地系統(tǒng)；良好的接地系統(tǒng)；減少由共同導(dǎo)體所引入的雜訊電壓，盡量避免產(chǎn)生接地環(huán)路；已接地的放大器接于未接地之電源，其輸入導(dǎo)線之屏蔽應(yīng)接于放大器之接地點(diǎn)。若未接地之放大器接于接地之電源，則輸入導(dǎo)線之屏蔽應(yīng)于電源端接地。高增益放大器之屏蔽應(yīng)接于放大器之接地點(diǎn)；若信號(hào)線路兩端接地，則所產(chǎn)生的接地環(huán)路易受磁場(chǎng)及地電位差的干擾；去除接地環(huán)路的方法有使用隔離變壓器、光電耦合器、差動(dòng)放大器、扼流圈。第25頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月搭接的功能搭接是在兩金屬之間建立一低阻抗通路，其目的在為電流提供一均稱的結(jié)構(gòu)體以避免干擾。處理良好的搭接能徹底發(fā)揮屏蔽與濾波的功能，減少接地系統(tǒng)中的射頻電位差，以及電流環(huán)路，并可防止靜電產(chǎn)生，減少雷擊與電磁脈沖的危險(xiǎn)，同時(shí)能防止人員誤遭電擊。然而未經(jīng)仔細(xì)處理的搭接會(huì)增加干擾的程度，此誠(chéng)不良之設(shè)計(jì)較不設(shè)計(jì)為害更甚。第26頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月搭接的形態(tài)直接搭接：即搭接體間之直接連接；間接搭接：即搭接體間以金屬導(dǎo)線相連，其適合于經(jīng)常移動(dòng)的裝備，以及將安裝防震墊〔ShockMounts〕的裝備，間接搭接時(shí)應(yīng)特別注意共振效應(yīng)（ResonantEffect）,否則引入雜訊。搭接的方法有熔接(Welding)、硬焊〔Brazing〕、軟焊（Sweating）、砧接〔Swaging〕、鉚接(Riveting)以及螺絲連接。第27頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月搭接之處理搭接時(shí)，金屬面應(yīng)予以清潔，不得有油漆或其它雜物，搭接完成后，可涂以油漆或施以其它之防蝕保護(hù)。此外，搭接時(shí)應(yīng)考慮不同金屬之電化效應(yīng)，并應(yīng)盡量減少接觸鹽水、汽油等，以防電能作用。若電能特性相去甚遠(yuǎn)的兩金屬欲搭接在一起，應(yīng)以介于其間的金屬為墊圈置于該兩金屬間，第28頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬電化次序陽(yáng)極端（最易受腐蝕）第一類(lèi)鎂(Mg）；第二類(lèi)鋁(AL）或鋁合金；鋅(Zn);鎘(Cd);第三類(lèi)碳鋼；鐵(Fe)；鉛(Pb）；錫(Sn）；第四類(lèi)鎳(Ni）;鉻(Cr）;不銹鋼;第五類(lèi)銅(Cu);銀(Ag);金(Au);白金(Pt);鈦(Ti)。陰極端(不易受腐蝕）第29頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鉚接及螺紋搭接鉚接有均勻、省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，但其使用彈性不如以螺釘搭接，且防蝕能力不如熔接、軟硬焊。鉚接時(shí)鉚孔應(yīng)與鉚釘緊密接合，鉚孔邊不得有油漆。螺紋搭接時(shí)應(yīng)注意墊圈材料的選擇及安放位置，通常均戴墊圈(LoadDistributionWasher)直接置于螺栓頭（BoltHead）或殼帽之下，而鎖緊墊圈（LockWasher）則應(yīng)置于螺帽與均戴墊圈之間。此外，千萬(wàn)別將帶齒鎖緊墊圈置于兩搭接金屬之間。第30頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意要有效地達(dá)到搭接的功能，應(yīng)使搭接的金屬緊密地連接，連接面應(yīng)均勻、干凈，其間不得有非傳導(dǎo)性之物質(zhì)。固定時(shí)應(yīng)防止變形、震動(dòng)、搖擺。應(yīng)盡量將類(lèi)似金屬相搭接，不得已時(shí)可使用墊圈。應(yīng)盡量使用直接搭接，若情況不許可時(shí)得使用搭接線，惟使用搭接線時(shí)應(yīng)考慮：

·線之長(zhǎng)度愈短愈好，電感電容比愈小愈好；·線之電化次序應(yīng)低于搭接物；·長(zhǎng)寬比應(yīng)小于5；·應(yīng)直接與搭接物相接；·不得使用自攻螺紋（Self-TappingScrew）。第31頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月屏蔽屏蔽能有效地抑制通過(guò)空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個(gè)：一是限制內(nèi)部的輻射電磁能越過(guò)某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。屏蔽按其機(jī)理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。第32頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)屏蔽的機(jī)理AABBC1C2UAUBUASC2C3C4圖1：電場(chǎng)感應(yīng)示意圖圖2：電場(chǎng)屏蔽作用的分析第33頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為了獲得良好的電場(chǎng)屏蔽效果，注意以下幾點(diǎn)是必要的：屏蔽板以靠近受保護(hù)物為好，而且屏蔽板的接地必須良好。此舉目的是增大C4的值；屏蔽板的形狀對(duì)屏蔽效能的高低有明顯影響。例如，全封閉的金屬盒可以有最好的電場(chǎng)屏蔽效果，而開(kāi)孔或帶縫隙的屏蔽盒，其屏蔽效能都會(huì)受到不同程度的影響。此舉主要是影響剩余電容C1′的值；屏蔽板的材料以良導(dǎo)體為好，但對(duì)厚度并無(wú)要求，只要有足夠強(qiáng)度就可以了。第34頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理磁場(chǎng)屏蔽通常是對(duì)直流或甚低頻磁場(chǎng)的屏蔽，其效果比對(duì)電場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽要差得多，因此磁場(chǎng)屏蔽是個(gè)棘手的問(wèn)題。磁場(chǎng)屏蔽主要是依賴高導(dǎo)磁材料所具有的低磁阻，對(duì)磁通起著分路的作用，使得屏蔽體內(nèi)部的磁場(chǎng)大大減弱。H1H0磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理第35頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)提高磁場(chǎng)屏蔽效能的主要措施有：選用高導(dǎo)磁率的材料，如坡莫合金；增加屏蔽體的壁厚；以上兩條均是為了減少屏蔽體的磁阻；被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上，以盡量減少通過(guò)被屏蔽物體體內(nèi)的磁通；注意磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，凡接縫、通風(fēng)孔等均可能增加磁屏蔽體的磁阻，從而降低屏蔽效果。為此，可以讓縫隙或長(zhǎng)條形通風(fēng)孔循著磁場(chǎng)方向分布，這有利于屏蔽體在磁場(chǎng)方向的磁阻減??；第36頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)屏蔽的設(shè)計(jì)要點(diǎn)（續(xù)〕對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體的結(jié)構(gòu)。對(duì)要屏蔽外部強(qiáng)磁場(chǎng)的，則屏蔽體外層要選用不易磁飽和的材料，如硅鋼等；而內(nèi)部可選用容易達(dá)到飽和的高導(dǎo)磁材料，如坡莫合金等。反之，如果要屏蔽內(nèi)部強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，則材料排列次序要倒過(guò)來(lái)。在安裝內(nèi)外兩層屏蔽體時(shí)，要注意彼此間的磁絕緣。當(dāng)沒(méi)有接地要求時(shí)，可用絕緣材料做支撐件。若需要接地時(shí)，可選用非鐵磁材料（如銅、鋁）做支撐件。但從屏蔽體能兼有防止電場(chǎng)感應(yīng)的目的出發(fā)，一般還是要接地的。第37頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理電磁屏蔽體對(duì)電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收兩種方式。H1/E1H0/E0電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理第38頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理（續(xù)〕與前面已講述的電場(chǎng)屏蔽及磁場(chǎng)屏蔽的機(jī)理不同，電磁屏蔽對(duì)于電磁波的衰減有三種不同的機(jī)理：當(dāng)電磁波在到達(dá)屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù)，對(duì)入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定厚度，只要求交界面上的不連續(xù)；未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內(nèi)向前傳播的過(guò)程中，被屏蔽材料所衰減。這種物理過(guò)程被稱為吸收；在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時(shí)，在遇到金屬與空氣不連續(xù)的交界面時(shí)，會(huì)形成再次反射，并重新返回屏蔽體內(nèi)。這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有多次的反射。第39頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月屏蔽效能的計(jì)算屏蔽效能S＝A＋R＋B（dB）上式中A為吸收損耗，R為反射損耗，B為正或負(fù)的修正項(xiàng)；當(dāng)A大于15dB時(shí)，B可忽略不計(jì)，B是由屏蔽體內(nèi)反射波所引起的。上式中的各項(xiàng)可以視為相對(duì)于銅材料的導(dǎo)電系數(shù)σ和導(dǎo)磁率μ，頻率f（Hz）以及所存在的各種物理參數(shù)的函數(shù)。第40頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)柜（或屏蔽盒）之屏蔽第41頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)構(gòu)材料適用于底板和機(jī)殼的材料大多數(shù)是良導(dǎo)體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場(chǎng)，主要的屏蔽機(jī)理是反射而不是吸收。對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽需用鐵磁材料，如高導(dǎo)磁率合金和鐵。主要的屏蔽機(jī)理是吸收而不是反射。在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分，因此需要結(jié)構(gòu)上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。對(duì)于塑料殼體，是在其內(nèi)壁噴涂屏蔽層，或在汽塑時(shí)摻入金屬纖維。第42頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月屏蔽之搭接清潔氧化層面接觸螺釘?shù)木嚯x縫隙：導(dǎo)電襯墊壓力第43頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按優(yōu)先等級(jí)排列的各種襯墊第44頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月穿孔通風(fēng)導(dǎo)線第45頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月插箱的屏蔽處理面板：金屬U形面板面板之間加金屬簧片面板插針：定位＋ESD泄放導(dǎo)軌上簧片：配合插針泄放ESD金屬之間的搭接：簧片/導(dǎo)電襯墊搭接處導(dǎo)電氧化或電鍍第46頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾波第47頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾波器的特性插入損耗是在裝置濾波器前后負(fù)載端所接收能量之差異頻率特性是在裝置濾波器時(shí)插入損耗與頻率之對(duì)應(yīng)值。阻抗匹配額定電壓、電流絕緣電阻尺寸、重量使用環(huán)境可靠性第48頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干擾的方式共模干擾是指電源線對(duì)大地，或中線對(duì)大地之間的電位差。差模干擾存在于電源相線與中線之間。第49頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾波器的種類(lèi)第50頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常用的電源濾波器第51頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月濾波器的安裝首先，濾波器的外殼與設(shè)備的金屬機(jī)殼要有可靠的接觸。設(shè)備的金屬機(jī)殼應(yīng)該接大地。其次，濾波器引線與安裝位置也是很有講究的問(wèn)題。第52頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信號(hào)濾波電容磁珠共模電感三端濾波器第53頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制電路板的電磁兼容性第54頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制電路板的布局當(dāng)高速、中速和低速數(shù)字電路混用時(shí)，在印制板上要給它們分配不同的布局區(qū)域。對(duì)低電平模擬電路和數(shù)字邏輯電路要盡可能地分離。第55頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月背板的布局在各PCB板內(nèi)部模擬地與數(shù)字地要分開(kāi)，背板上的模擬地和數(shù)字地也要分開(kāi)第56頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月AD轉(zhuǎn)換器的接地處理由于AD轉(zhuǎn)換器的模擬地和數(shù)字地已在轉(zhuǎn)換器內(nèi)匯接，因此PCB的模擬地和數(shù)字地的匯接點(diǎn)應(yīng)在轉(zhuǎn)換器下。第57頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接地橋?qū)τ谔貏e敏感的線路或特別高頻的線路，要采用接地橋與周?chē)€路隔離，同時(shí)又可保證參考電平一致。

第58頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不同電壓電源的處理3.3V信號(hào)的返回電流通過(guò)3.3電源平面；5V信號(hào)的返回電流通過(guò)5V電源平面；3.3V和5V之間的信號(hào)的返回電流通過(guò)1-2nF的電容；第59頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多層印制板的設(shè)計(jì)在進(jìn)行多層印制板設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是帶寬。要強(qiáng)調(diào)的是：數(shù)字電路的電磁兼容設(shè)計(jì)中要考慮的是數(shù)字脈沖的上升沿和下降沿所決定的頻帶寬而不是數(shù)字脈沖的重復(fù)頻率。矩形的周期數(shù)字脈沖的傅立葉展開(kāi)有下面形式，t0是數(shù)字脈沖寬度，tr是數(shù)字脈沖的上升時(shí)問(wèn)，T是數(shù)字信號(hào)的重復(fù)周期。根據(jù)這個(gè)結(jié)果可以把方形數(shù)字信號(hào)的印制板設(shè)計(jì)帶寬定為1／πtr，通常要考慮這個(gè)帶寬的十倍頻。選擇恰當(dāng)?shù)钠骷窃O(shè)計(jì)成功的重要因素，特別在選擇邏輯器件時(shí)，盡量選上升時(shí)間比5ns長(zhǎng)的器件，決不要選比電路要求時(shí)序快的邏輯器件。第60頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多層印制板的層間安排原則電源平面應(yīng)靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。這樣可以利用兩金屬平板間的電容作電源的平滑電容，同時(shí)接地平面還對(duì)電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用。布線層應(yīng)安排與整塊金屬平面相鄰。這樣的安排是為了產(chǎn)生通量對(duì)消作用。把數(shù)字電路和模擬電路分開(kāi)，有條件時(shí)將數(shù)字電路和模擬電路安排在不同層內(nèi)。如果一定要安排在同層；可采用開(kāi)溝、加接地線條、分隔等方法補(bǔ)救。模擬的和數(shù)字的地、電源都要分開(kāi)，不能混用。數(shù)字信號(hào)有很寬的頻譜，是產(chǎn)生干擾的主要來(lái)源。在中間層的印制線條形成平面波導(dǎo)，在表面形成微帶線，兩者傳輸特性不同。時(shí)鐘電路和高頻電路是主要的干擾和輻射源，一定要單獨(dú)安排、遠(yuǎn)離敏感電路。不同層所含的雜散電流和高頻輻射電流不同，布線時(shí)，不能同等看待。第61頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月多層PCB的典型布層安排第62頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20-H原則20－H原則所有的具有一定電壓的印制板都會(huì)向空間輻射電磁能量，為減小這個(gè)效應(yīng)，印制板的物理尺寸都應(yīng)該比最靠近的接地板的物理尺寸小20H，其中H是兩個(gè)印制板面的間距。按照一般典型印制板尺寸，20H一般為3mm左右。第63頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制板接地首先，要建立分布參數(shù)的概念，高于一定頻率時(shí)，任何金屬導(dǎo)線都要看成是由電阻、電感構(gòu)成的器件。所以，接地引線具有一定的阻抗并且構(gòu)成電氣回路，不管是單點(diǎn)接地還是多點(diǎn)接地，都必須構(gòu)成低阻抗回路進(jìn)入真正的地或機(jī)架。25mm長(zhǎng)的典型的印制線大約會(huì)表現(xiàn)15nH到20nH的電感，加上分布電容的存在，就會(huì)在接地板和設(shè)備機(jī)架之間構(gòu)成諧振電路。第64頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制板接地（續(xù)〕其次，接地電流流經(jīng)接地線時(shí)，會(huì)產(chǎn)主傳輸線效應(yīng)和天線效應(yīng)。當(dāng)線條長(zhǎng)度為1／4波長(zhǎng)時(shí)，可以表現(xiàn)出很高的阻抗，接地線實(shí)際上是開(kāi)路的，接地線反而成為向外輻射的夭線。最后，接地板上充滿高頻電流和干擾場(chǎng)形成的渦流，因此，在接地點(diǎn)之間構(gòu)成許多回路，這些回路的直徑（或接地點(diǎn)間距）應(yīng)小于最高頻率波長(zhǎng)的1/20。第65頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第66頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制電路板的布線·專用零伏線和VCC的走線寬度應(yīng)≥1mm?！ひ獮槟M電路專門(mén)提供一根零伏線?！蚊婊螂p面板的電源線和地線應(yīng)盡可能靠近，最好的方法是電源線布在印制板的一面，而地線布在印制板的另一面，上下重合，這會(huì)使電源的阻抗為最低。另外，整塊印制板上的電源和地線要呈“井”字分布，以便使布線的電流達(dá)到均衡?！び≈凭€路設(shè)計(jì)中還要特別注意電流流過(guò)電路中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸，因?yàn)檫@些回路就相當(dāng)于正在工作中的小天線，隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射。特別是要注意時(shí)鐘部分的走線，因?yàn)檫@部分是整個(gè)電路中工作頻率最高的。第67頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月印制電路板的布線(續(xù)〕信號(hào)走線（特別是高頻信號(hào)）要盡量短，因?yàn)樗鼈兪堑湫偷陌l(fā)射天線；晶振要盡量靠近IC，且布線要較粗；晶振外殼接地；PCB板上的線寬不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角。為了減少平行走線時(shí)的串?dāng)_，必要時(shí)可增加印刷線條間的距離；或在走線之間有意識(shí)地安插一根零伏線，作為線條之間的隔離；IC的電源管腳要加旁路電容（一般為104）到地。如有可能，在PCB板的接口處加RC低通濾波器或EMI抑制元件（如磁珠、信號(hào)濾波器等），以消除連接線的干擾；但是要注意不要影響有用信號(hào)的傳輸；PCB板的信號(hào)接口要盡可能多地分配一些零伏線的連接腳，并均勻地將信號(hào)線分開(kāi)。第68頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月旁路電容和退耦電容加電容器來(lái)滿足數(shù)字電路工作時(shí)要求的電源平穩(wěn)和潔凈度。電路中的電容可分為退耦電容、旁路電容和容納電容三類(lèi)。退耦電容用來(lái)濾除高頻器件在電源板上引起的輻射電流，為器件提供一個(gè)局域化的直流，還能減低印制電路中的電流沖擊的峰值。旁路電容能消除高頻輻射噪聲。噪聲能限制電路的帶寬，產(chǎn)生共模干擾。平滑或容納電容是用來(lái)解決開(kāi)關(guān)器件工作時(shí)電源電壓會(huì)產(chǎn)生突降的問(wèn)題。第69頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電容器的自諧振頻率應(yīng)該選擇諧振頻率高的電容器。典型的陶瓷電容器的引線大約有6mm長(zhǎng)，會(huì)引入15nH的電感，這種類(lèi)型的電容器對(duì)應(yīng)的自諧振頻率列在下表中。電容器的電容值（uF） 1 0.1 0.010.001電容器的自諧振頻率（MHz） 2.5 5 15 50電源板和接地板之間構(gòu)成的平板電容器也有自諧振頻率，這一諧振頻率如果與時(shí)鐘頻率如果與時(shí)鐘頻率諧振，就會(huì)使整個(gè)印制板成為一個(gè)電磁輻射器。這一諧振頻率可以達(dá)到200MHz～400MHz，采用20－H原則還可以使這個(gè)諧振頻率提高2-3倍。采用一個(gè)大容量的電容器與一個(gè)下容量的電容器并聯(lián)的方法可以有效地改善自諧振頻率特性，當(dāng)大容量的電容器達(dá)到諧振點(diǎn)時(shí)，大電容的阻抗開(kāi)始隨頻率增加而變大；小容量的電容器尚未達(dá)到諧振點(diǎn)，仍然隨頻率增加而變小并將對(duì)旁路電流起主導(dǎo)作用。第70頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)鐘電路之EMC設(shè)計(jì)阻抗控制：計(jì)算各種由印制板線條構(gòu)成的微帶線和微帶波導(dǎo)的波阻抗、相移常數(shù)、衰減常數(shù)等等。許多設(shè)計(jì)手冊(cè)都可以查到一些典型結(jié)構(gòu)的波阻抗和衰減常數(shù)。特殊結(jié)構(gòu)的微帶線和微帶波導(dǎo)的參數(shù)需要用計(jì)算電磁學(xué)的方法求解。傳輸延遲和阻抗匹配：由印制線條的相移常數(shù)計(jì)算時(shí)鐘脈沖受到的延遲，當(dāng)延遲達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就要進(jìn)行阻抗匹配以免發(fā)生終端反射使時(shí)鐘信號(hào)抖動(dòng)或發(fā)生過(guò)沖。阻抗匹配方法有串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻、戴維南網(wǎng)絡(luò)、RC網(wǎng)絡(luò)、二極管陣等。印制線條上接入較多容性負(fù)載的影響：接在印制線條上的容性負(fù)載對(duì)線條的波阻抗有較大的影響。特別是對(duì)總線結(jié)構(gòu)的電路容性負(fù)載的影響往往是要考慮的關(guān)鍵因素。第71頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)鐘電路電磁兼容設(shè)計(jì)技巧首先要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)牟季€，布線層應(yīng)安排與整塊金屬平面相鄰。這樣的安排是為了產(chǎn)生通量對(duì)消作用。其次，時(shí)鐘電路和高頻電路是主要的干擾和輻射源一定要單獨(dú)安排、遠(yuǎn)離敏感電路。選擇恰當(dāng)?shù)钠骷窃O(shè)計(jì)成功的重要因素，特別在選擇邏輯器件時(shí)，盡量選上升時(shí)間比五納秒長(zhǎng)的器件，決不要選比電路要求時(shí)序快的邏輯器件。時(shí)鐘輸出布線時(shí)不要采用向多個(gè)部件直接串行地連接〔稱為菊花式連接〕；而應(yīng)該經(jīng)緩存器分別向其它多個(gè)部件直接提供時(shí)鐘信號(hào)。第72頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月層間跳線應(yīng)當(dāng)最小時(shí)鐘布線經(jīng)連接器輸出時(shí)，連接器上的插針要在時(shí)鐘線插針周?chē)紳M接地插針第73頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月邏輯電路的使用凡是能不用高速邏輯電路的地方就不要用高速邏輯電路。注意在IC近端的電源和地之間加旁路去耦電容（一般為104）。注意長(zhǎng)線傳輸過(guò)程中的波形畸變。第74頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線間的電磁耦合對(duì)于磁場(chǎng)耦合來(lái)說(shuō)，兩電路間的耦合情況與干擾信號(hào)的頻率、線路上流動(dòng)的電流、線路間的距離、線路的離地高度、耦合路徑的長(zhǎng)度以及屏蔽層的接地方式有關(guān)。對(duì)電容耦合來(lái)說(shuō)，電路間的耦合情況同樣也與干擾信號(hào)的頻率、線間距離、屏蔽情況、線路上的電壓高低等因素有關(guān)。第75頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月磁場(chǎng)耦合的抑制方法減小干擾源和敏感電路的環(huán)路面積。最好的辦法是使用雙絞線和屏蔽線，讓信號(hào)線與接地線（或載流回路）扭絞在一起，以便使信號(hào)與接地線（或載流回路）之間的距離最近。增大線間的距離，使得干擾源與受感應(yīng)的線路之間的互感盡可能地小。如有可能，使得干擾源的線路與受感應(yīng)的線路呈直角（或接近直角）布線，這樣可大大降低兩線路間的耦合第76頁(yè)，課件共84頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電場(chǎng)耦合的抑制方法增大線路間的距離是減小電容耦合的最好辦法。采用屏蔽層，屏蔽層要接地。降低敏感線路的輸入阻抗。這對(duì)CMOS電路比較有效，這是因?yàn)镃MOS電路的輸入阻抗很高，與靜電容分壓后，干擾信號(hào)加到CMOS電路輸入端子上成分很高。如有可能，在CMOS電路的人口端對(duì)地并聯(lián)一個(gè)電容或一個(gè)阻值較低的電阻，這可以降低線路的輸入阻抗，從而降低因靜電容而引入的干擾。如有可能，敏感電路采用平衡線路作輸入，平衡線路不接地。這樣干擾源對(duì)平衡