数字电路的EMC.docVIP

数字电路的EMC 山崎弘郎 等 接地的分类目的说明大地接地1 防止对于人体的危险 2 防止低频噪声的感应 1 2 可以防止信号的共模电压（低频）变大，但对于调频噪声，不是充分的对策装置内接地机架接地（FG）1 对大地接地，防止对人体的危险 2 装置的屏蔽信号接地（SG）电路的电位的基准点AC接地（ACG或者E）AC线形滤波器的共模噪声的回流信号回馈电路信号电流的回流 单点接地和多点接地 装置接地的原则是消除公共阻抗。把不具有公共阻抗的分离地线归结到某一处做成单点接地，随着电子装置的高速化，配线的电感成分也不可忽视，尤其在高频的情况下，作为接地的功能就消失了。于是，可采用多点接地。 例如，经常被用作装置地线的5。5mm平方左右的比较粗的铜线电缆，在50Hz时是0。03欧姆/米的低阻抗。可是在100MHz时，就变成了700欧姆/米，因此在高频状态下，必须当成近乎浮空的。 作为多点接地，PCB板的基板的内层可全部用来做地线，装置则往往使用金属箱体作为地线。 数字电路中的降低噪声的技术 IC是半导体芯片和IC封装组成的，从降低噪声的观点看是很重要的部分。而IC单体的降低噪声往往是有限度的，随着高速化，把IC 和PC板结合起来研究是非常必要的。 IC中的接地噪声 为防止接地噪声造成的误动作，基本可以归结为 减少过渡电流流经路径的电感成分（强化接地） 选择电感成分小的IC封装 一般来说，小型封装比大型封装的电感小，BGA封装比QFP封装电感小，噪声随之减小。 把接地端接到电感成分小的端点上 增加接地端的数目 减小过渡电流 缓存IC中，不要把数据和控制系统的信号混杂，分别进入IC； 缓存IC多数具有8－16个输出输入端，但是即使通过数据线分配输出端空出来，也不让给控制信号使用。理由是，当数据线同时变化时，会产生很大的接地噪声并叠加到其他的输出端上。 减少同时变化的电流； 通过限制同时变化的信号数目，向输出端插入串连电阻，限制大电流缓存数，可抑制同时变化的电流。 。。。 。。。 IC中的电源噪声 为防止电源噪声而采用的是旁路电容，此电容提供的瞬时电流防止尖峰信号噪声的产生。 接在电源线和接地线之间的旁路电容计算公式： IC中的输入输出信号波形的改善 在IC输入输出端的信号的波形，不仅由IC的特性决定，还由安装IC 的PC板上的线条及连接在线条上的其他IC决定。 微带状线路的构造和关系式 b a h 接地层 绝缘层（介电常数ε） PC板截面图 带状线路的构造和关系式 b a h 接地层 绝缘层（介电常数ε） PC板截面图 PC板封装设计中的降低噪声的技术 PC板由IC、电源、接地线、以及IC和IC 间的连接线构成，以形成电路功能。在向IC提供稳定的电源、IC基准点稳定化、实行IC和IC 间准确无误的信号传递上，都必须重视PC板封装设计上的降噪技术。 PC板的基本特性 电路图纸上画出的连线，不包含PC板的封装信息。换言之，在电路图上，以布线图形（pattern）长度为零的理想导体连接，并没有考虑实际发生的延迟或波形变化的因素。实际上，PC板的布线图形是有长度的，传递的信息会因为布线图形带有的电感或电容成分受到影响。 下图表示PC板布线图形长度和电感的关系，在电感成分上一旦流过高频电流，就产生与高频电流成正比的电压（噪声）。 电感Lp/uH 0 1.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 l b a 0.5 0.1 0.2 0.3 0.4 长度l/m PC板的布线图形长度l和电感Lp的关系 双面基板 四层基板 a=0.13mm,b=18um a=0.5mm,b=18um a=0.1mm,b=70um a=0.2mm,b=70um 噪声电压： V=2π×f×Lp×It 长1CM宽0.13mm的布线图形，从图可查出Lp=0.016uH，在该布线图上，流过含有f=100MHz频率成分的瞬态电流I=0.04A，就会产生0.05伏的电压。 因此，必须把电源及接地的布线图形做成又粗又短。在高速逻辑电路里，为实现低阻抗化，而采用的措施是在PC板内层使用具有电源层和接地层的四层以上的基板，并且，在电源层和接地层之间，接旁路电容，在IC的近旁，吸收过渡电流，以防止噪声电压的产生。在高速逻辑电路中，在PC板内层设置电源层和接地层还有一个原因，就是把信号布线图形做成带状线路或微带状线路，使之具有一定的特性阻抗。 PC板的接地噪声 在高速逻辑电路中，利用多层基板把接地层扩展到整个平面板的范围，同时把IC的接地端直接连到接地层，降低接地电阻，从而抑制了噪声。在PC板上防止接地噪