第7讲-印刷电路板的电磁兼容问题_4学时.pptVIP

线路板的两种辐射机理 线路板的两种辐射机理 常用的差模辐射预测公式 脉冲信号差模辐射的频谱 脉冲信号差模辐射的频谱 减小差模辐射的方法 减小差模辐射的方法 降低电路的工作频率 减小信号电流的强度 减小信号环路的面积 不同逻辑电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积 线路中的共模辐射 共模辐射预测公式 脉冲信号共模辐射的频谱 减小共模辐射的方法 尽量减小激励此天线的源电压，即地电位 提供与电缆串联的高共模阻抗，即加共模扼流圈 将共模电流旁路到地 7.2d 瞬态耦合 快速瞬态的影响取决于耦合进逻辑电路输入端的峰值 电压和器件的响应速度 幅度低于逻辑开关阈值(对于TTL电路，通常为1.8V)的 干扰脉冲不会使器件的输入端从0变化到1，因而不会 影响系统 超过阈值的脉冲会使器件产生状态变化。但是，比响 应时间短的脉冲要造成器件的翻转需要更高的电压值 7.2d 瞬态耦合 瞬态的耦合 以差模方式耦合进入逻辑电路的脉冲，其幅度取决于环 路面积和电路阻抗，电路的阻抗越低，则耦合电压越低 如果敏感信号走线(采用为减小发射所推荐的方式)靠近 其地线，环路面积很小，干扰则很难耦合进入敏感电路 7.2d 瞬态耦合 集成电路对射频的敏感性与瞬态干扰对比，主要集中 在20～200MHz的范围内 器件级的敏感性通常是宽带，由于耦合路径的谐振， 在某些频率上会有峰值出现 但随着频率升高到微波频段，由于寄生电容的作用， 为射频能量提供了旁路路径，耦合效率会逐步降低， 器件对干扰的响应敏感程度也会逐步降低 7.3 元器件与EMC 边沿率 选择数字元器件时通常根据制造商提供的逻辑门的传输延 时来考虑，而没有考虑输入、输出信号的实际边沿率 产生射频能量的主要因素是边沿率，不是运行频率 对于电磁兼容来说，元器件的边沿率是我们首先要考虑的 问题，而时钟速度只是其次要考虑的问题 只有在信号的边沿率满足逻辑状态转换的要求的条件 下，才去重点考虑运行速度 元器件的实际运行速度比标称的速度要快 选择满足要求的速度较慢的元器件更有利于减小EMI 元器件引起的EMC问题 输入功率消耗 门级输入的电源转换电流是板上电源/地平面和电源/地 信号线的噪声的主要制造者 逻辑状态转换的过程中会引起很大的射频电压和电容性 串音，而且所需要的转换电流远大于静态电流 在低到高的转换中，这个电流加到静止电流上，在高到 低的转换中，静止电流减去这个电流 dV dt It = C 元器件引起的EMC问题 时钟相位差 指在电路网络中，在不同节点上时钟同时钟转换的时间差。 这个差别是制约系统时钟上限的主要因素 工作循环相位差，输出-输出的相位差以及部分-部分的相 位差 高频情况下无源元件的模型 在高频情况下分布电感与分布电容：PCB板的引线、过 孔、电阻、电容、接插件等 过孔大约引起0.6pF的电容 集成电路封装材料引入2~6pF电容 线路板上的接插件有520nH的分布电感 一个双列直扦24引脚集成电路插座引入4~18nH分布电感 分布参数低频时可忽略；对高速系统必须予以特别注意 高频情况下无源元件的模型 7.4 多层印制电路板设计 多层印制电路板优点 将强电平信号与弱电平信号分开在不同层流通 层间形成电容器 可以改善电源的瞬变特性 接地层有屏蔽作用等，可以改善辐射特性 可以增加抗干扰能力改善设备敏感度特性 由单层向多层印制电路板发展，寻找高性能电子设备 的设计方法 多层印制电路板是一种立体设计技术 印制线的参数分析 印制电路板两种基本的类型 微带线(Microstrip)：印制电路板的最外层线条。可获得 高速传输(电容小)，但工作时会向空间辐射较多能量 微带波导(Stripline)：印制电路板上两实心层(接地，电 源层)之间的线条，中间为绝缘隔开，噪声防护性能很 好，但电容大，使快速信号边沿速率下降 最好能保持时钟线条在整个路径具有常值阻抗 阻抗匹配：时钟驱动器输出阻抗等于时钟线条波阻抗 信号线必需接终端阻抗，以免发生信号脉冲抖动影响信 号完整性 多层印制电路板的布线 时域信号由源到负载的传输都须构成一个完整的回路 频域信号由源到负载的传输都必定沿着一个最低阻抗 的路径 如果射频电流不是经由设计中的回路到达目的负载， 就一定是通过某个客观存在的电路到达的 如分布的耦合元件 数字电路设计中，最容易忽略的是存在于器件、导线、 印