電路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)59288

1、電路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)倫德全高級(jí)應(yīng)用工程師摩托羅拉微控制器部香港本應(yīng)用文檔從元件選擇、電路設(shè)計(jì)和印制電路板的布線等幾個(gè)方面討論了電路板級(jí)的電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)。本文從以下幾個(gè)部分進(jìn)行論述：第一部分：電磁兼容性的概述第二部分：元件選擇和電路設(shè)計(jì)技術(shù)第三部分：印制電路板的布線技術(shù)附錄A：電磁兼容性的術(shù)語(yǔ)附錄B：抗干擾的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)第一部分電磁干擾和兼容性的概述電磁干擾和兼容性的概述電磁干擾是現(xiàn)代電路工業(yè)面對(duì)的一個(gè)主要問(wèn)題。為了克服干擾，電路設(shè)計(jì)者不得不移走干擾源，或設(shè)法保護(hù)電路不受干擾。其目的都是為了使電路按照預(yù)期的目標(biāo)來(lái)工作即達(dá)到電磁兼容性。通常，僅僅實(shí)現(xiàn)板級(jí)的電磁兼容性這還不夠。雖然電路是在板

2、級(jí)工作的，但是它會(huì)對(duì)系統(tǒng)的其它部分輻射出噪聲，從而產(chǎn)生系統(tǒng)級(jí)的問(wèn)題。另外，系統(tǒng)級(jí)或是設(shè)備級(jí)的電磁兼容性必須要滿足某種輻射標(biāo)準(zhǔn)，這樣才不會(huì)影響其他設(shè)備或裝置的正常工作。許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電子設(shè)備和儀器有嚴(yán)格的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)；為了適應(yīng)這個(gè)要求，設(shè)計(jì)者必須從板級(jí)設(shè)計(jì)開(kāi)始就考慮抑制電子干擾。1電磁環(huán)境的組成一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁干擾模型由三個(gè)部分組成：電磁干擾模型的組成如圖一所示。圖1 電磁干擾模型的組成2電磁干擾源電磁干擾源包括微處理器、微控制器、靜電放電、傳送器、瞬時(shí)功率執(zhí)行元件，比如說(shuō)：機(jī)電式繼電器、開(kāi)關(guān)電源、閃電等。在一個(gè)微控制器系統(tǒng)里，時(shí)鐘電路通常是最大的寬帶噪聲發(fā)生器，而這個(gè)噪聲被分散到了整個(gè)頻譜。隨

3、著大量的高速半導(dǎo)體器件的應(yīng)用，其邊沿跳變速率非?？?，這種電路可以產(chǎn)生高達(dá)300MHZ的諧波干擾。耦合路徑噪聲被耦合到電路中最簡(jiǎn)單的方式是通過(guò)導(dǎo)體的傳遞。如果一條導(dǎo)線在一個(gè)有噪聲的環(huán)境中經(jīng)過(guò)，這條導(dǎo)線通過(guò)感應(yīng)將接受這個(gè)噪聲并且將它傳遞到電路的其余部分。噪聲通過(guò)電源線進(jìn)入系統(tǒng)，就是這種的耦合的一種情況。由電源線攜帶的噪聲就被傳到了整個(gè)電路。耦合也能發(fā)生在有共享負(fù)載（阻抗）的電路中。例如，兩個(gè)電路共享一條提供電源電壓導(dǎo)線，并且共享一條接地的導(dǎo)線。如果一個(gè)電路要求提供一個(gè)突發(fā)的電流，由于兩個(gè)電路共享共同的電源線和同一個(gè)電源內(nèi)阻，則另一個(gè)電路的電源電壓將會(huì)下降。該耦合的影響能通過(guò)減少共同的阻抗來(lái)削弱。但

4、不幸的是，電源內(nèi)阻抗是固定的而不能被降低，這種情況也同樣發(fā)生在接地的導(dǎo)線中。在一個(gè)電路中流動(dòng)的數(shù)字返回電流在另一個(gè)電路的接地回路中產(chǎn)生了地電位的變動(dòng)。若接地不穩(wěn)定，則將會(huì)嚴(yán)重的降低運(yùn)算放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和傳感器等低電平模擬電路的性能。同樣，對(duì)每個(gè)電路都共享的電磁場(chǎng)的輻射也能產(chǎn)生耦合。當(dāng)電流改變時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁波。這些電磁波能耦合到附近的導(dǎo)體中并且干擾電路中的其它信號(hào)。接收器（受體）所有的電子電路都可以接受傳送的電磁干擾。雖然一部分電磁干擾可通過(guò)射頻被直接接受，但大多數(shù)是通過(guò)瞬時(shí)傳導(dǎo)被接受的。在數(shù)字電路中，臨界信號(hào)最容易受到電子干擾的影響。這些信號(hào)包括復(fù)位、中斷和控制信號(hào)。模擬的低級(jí)放大器、控制

5、電路和電源調(diào)整電路也容易受到噪聲的影響。為了進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)并符合電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)者需要將輻射（從產(chǎn)品中泄露的射頻能量）減到最小，增強(qiáng)其對(duì)輻射（進(jìn)入產(chǎn)品中的射頻能量）的易感性和抗干擾能力。如圖一所示，發(fā)射和抗干擾都可以根據(jù)輻射和傳導(dǎo)的耦合來(lái)分類。輻射耦合在高頻中十分常見(jiàn)，而傳導(dǎo)耦合路徑在低頻中更為常見(jiàn)。2電磁兼容性的費(fèi)用電磁兼容性的費(fèi)用電磁兼容性的費(fèi)用電磁兼容性的費(fèi)用最經(jīng)濟(jì)有效的電磁兼容性設(shè)計(jì)方法，是在設(shè)計(jì)的早期階段充分考慮評(píng)估電磁兼容性的技術(shù)要求（見(jiàn)圖2）。圖2 電磁兼容性的費(fèi)用要讓設(shè)計(jì)者在最初選擇元件、設(shè)計(jì)電路和設(shè)計(jì)PCB布線時(shí)，就把電磁兼容性作為主要的設(shè)計(jì)依據(jù)是不大現(xiàn)實(shí)的。但是，如

6、果設(shè)計(jì)者能牢記這篇文章的建議，那么，就能減少不合理的元件選擇、電路設(shè)計(jì)和PCB布線的情況出現(xiàn)。3第二部 元件的選擇和電路設(shè)計(jì)技術(shù)元件的選擇和電路設(shè)計(jì)是影響板級(jí)電磁兼容性性能的主要因素。每一種電子元件都有它各自的特性，因此，要求在設(shè)計(jì)時(shí)仔細(xì)考慮。下面將討論一些常見(jiàn)的用來(lái)減少或抑制電磁兼容性的電子元件和電路設(shè)計(jì)技術(shù)。元件有兩種基本的電子元件組：有引腳的和無(wú)引腳的元件。有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時(shí)。該引腳形成了一個(gè)小電感，大約是1nH/mm/引腳。引腳的末端也能產(chǎn)生一個(gè)小電容性的效應(yīng)，大約有4pF。因此，引腳的長(zhǎng)度應(yīng)盡可能的短。與有引腳的元件相比，無(wú)引腳且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。其

7、典型值為：0.5nH的寄生電感和約0.3pF的終端電容。從電磁兼容性的觀點(diǎn)看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。1電阻由于表面貼裝元件具有低寄生參數(shù)的特點(diǎn)，因此，表面貼裝電阻總是優(yōu)于有引腳電阻。對(duì)于有引腳的電阻，應(yīng)首選碳膜電阻，其次是金屬膜電阻，最后是線繞電阻。由于在相對(duì)低的工作頻率下（約MHz數(shù)量級(jí)），金屬膜電阻是主要的寄生元件，因此其適合用于高功率密度或和高準(zhǔn)確度的電路中。線繞電阻有很強(qiáng)的電感特性，因此在對(duì)頻率敏感的應(yīng)用中不能用它。它最適合用在大功率處理的電路中。在放大器的設(shè)計(jì)中，電阻的選擇非常重要。在高頻環(huán)境下，電阻的阻抗會(huì)因?yàn)殡娮璧碾姼行?yīng)而增加。因

8、此，增益控制電阻的位置應(yīng)該盡可能的靠近放大器電路以減少電路板的電感。在上拉/下拉電阻的電路中，晶體管或集成電路的快速切換會(huì)增加上升時(shí)間。為了減小這個(gè)影響，所有的偏置電阻必須盡可能靠近有源器件及他的電源和地，從而減少PCB連線的電感。在穩(wěn)壓（整流）或參考電路中，直流偏置電阻應(yīng)盡可能地靠近有源器件以減輕去耦效應(yīng)（即改善瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間）。在RC濾波網(wǎng)絡(luò)中，線繞電阻的寄生電感很容易引起本機(jī)振蕩，所以必須考慮由電阻引起的電感效應(yīng)。2電容由于電容種類繁多，性能各異，選擇合適的電容并不容易。但是電容的使用可以解決許多EMC問(wèn)題。接下來(lái)的幾小節(jié)將描述幾種最常見(jiàn)的電容類型、性能及使用方法。鋁質(zhì)電解電容通常是在絕緣

9、薄層之間以螺旋狀纏繞金屬箔而制成，這樣可在單位體積內(nèi)得到較大的電容值，但也使得該部分的內(nèi)部感抗增加。鉭電容由一塊帶直板和引腳連接點(diǎn)的絕緣體制成，其內(nèi)部感抗低于鋁電解電容。陶質(zhì)電容的結(jié)構(gòu)是在陶瓷絕緣體中包含多個(gè)平行的金屬片。其主要寄生為片結(jié)構(gòu)的感抗，并且通常這將在低于MHz的區(qū)域造成阻抗。絕緣材料的不同頻響特性意味著一種類型的電容會(huì)比另一種更適合于某種應(yīng)用場(chǎng)合。鋁電解電容和鉭電解電容適用于低頻終端，主要是存儲(chǔ)器和低頻濾波器領(lǐng)域。在中頻范圍內(nèi)（從KHz到MHz），陶質(zhì)電容比較適合，常用于去耦電路和高頻濾波。特殊的低損耗（通常價(jià)格比較昂貴）陶質(zhì)電容和云母電容適合于甚高頻應(yīng)用和微波電路。為得到最好的E

10、MC特性，電容具有低的ESR（EquivalentSeriesResistance，等效串聯(lián)電阻）值是很重要的，因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)信號(hào)造成大的衰減，特別是在應(yīng)用頻率接近電容諧振頻率的場(chǎng)合。a）旁路電容旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路，從而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。旁路電容一般作為高頻旁路器件來(lái)減小對(duì)電源模塊的瞬態(tài)電流需求。通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容，其電容值取決于PCB板上的瞬態(tài)電流需求，一般在10至470µF范圍內(nèi)。若PCB板上有許多集成電路、高速開(kāi)關(guān)電路和具有長(zhǎng)引線的電源，則應(yīng)選擇大容量的電容。4b）去耦電容有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去

11、耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件，以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。實(shí)際上，旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助濾除高頻噪聲。去耦電容的取值大約是旁路電容的1/100到1/1000。為了得到更好的EMC特性，去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個(gè)集成塊（IC），因?yàn)椴季€阻抗將減小去耦電容的效力。陶瓷電容常被用來(lái)去耦，其值決定于最快信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。例如，對(duì)一個(gè)33MHz的時(shí)鐘信號(hào)，可使用4.7nF到100nF的電容；對(duì)一個(gè)100MHz時(shí)鐘信號(hào)，可使用10nF的電容。選擇去耦電容時(shí)，除了考慮電容值外，ESR值也會(huì)影響去耦能力。為了去耦，應(yīng)該選擇ESR

12、值低于1歐姆的電容。c）電容諧振接下來(lái)簡(jiǎn)單討論一下如何根據(jù)諧振頻率選擇旁路電容和去耦電容的值。如圖3所示，電容在低于諧振頻率時(shí)呈現(xiàn)容性，而后，電容將因?yàn)橐€長(zhǎng)度和布線自感呈現(xiàn)感性。表1列出了兩種陶瓷電容的諧振頻率，一種具有標(biāo)準(zhǔn)的0.25英寸的引腳和3.75nH的內(nèi)部互連自感，另一種為表面貼裝類型并具有1nH的內(nèi)部自感。我們看到表面貼裝類型的諧振頻率是通孔插裝類型的兩倍。另一個(gè)影響去耦效力的因素是電容的絕緣材料（電介質(zhì)）。去耦電容的制造中常使用鋇鈦酸鹽陶瓷（Z5U）和鍶鈦酸鹽（NPO）這兩種材料。Z5U具有較大的介電常數(shù)，諧振頻率在1MHz到20MHz之間。NPO具有較低的介電常數(shù)，但諧振頻率較

13、高（大于10MHz）。因此Z5U更適合用作低頻去耦，而NPO用作50MHz以上頻率的去耦。常用的做法是將兩個(gè)去耦電容并聯(lián)。這樣可以在更寬的頻譜分布范圍內(nèi)降低電源網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)噪聲。多個(gè)去耦電容的并聯(lián)能提供6dB增益以抑制有源器件開(kāi)關(guān)造成的射頻電流。多個(gè)去耦電容不僅能提供更寬的頻譜范圍，而且能提供更寬的布線以減小引線自感，因此也就能更有效的改善去耦能力。兩個(gè)電容的取值應(yīng)相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以提供更有效的去耦（如0.1 µF + 0.001 µF并聯(lián)）。需要注意的是數(shù)字電路的去耦，低的ESR值比諧振頻率更為重要，因?yàn)榈偷腅SR值可以提供更低阻抗的到地通路，這樣當(dāng)超過(guò)諧振頻率的電容呈現(xiàn)

14、感性時(shí)仍能提供足夠的去耦能力。3電感電感是一種可以將磁場(chǎng)和電場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)的元件，其固有的、可以與磁場(chǎng)互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。和電容類似，聰明地使用電感也能解決許多EMC問(wèn)題。下面是兩種基本類型的電感：開(kāi)環(huán)和閉環(huán)。它們的不同在于內(nèi)部的磁場(chǎng)環(huán)。在開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場(chǎng)通過(guò)空氣閉合；而閉環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場(chǎng)通過(guò)磁芯完成磁路。如圖4所示。圖4. 電感中的磁場(chǎng)電感比起電容和電阻而言的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它沒(méi)有寄生感抗，因此其表面貼裝類型和引線類型沒(méi)有什么差別。開(kāi)環(huán)電感的磁場(chǎng)穿過(guò)空氣，這將引起輻射并帶來(lái)電磁干擾（EMI）問(wèn)題。在選擇開(kāi)環(huán)電感時(shí)，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因?yàn)檫@樣磁場(chǎng)將被控制在磁芯（即磁體內(nèi)的

15、局部磁場(chǎng)）。圖5. 開(kāi)環(huán)電感對(duì)閉環(huán)電感來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)被完全控制在磁心，因此在電路設(shè)計(jì)中這種類型的電感更理想當(dāng)然它們也比較昂貴。螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還可以自行消除所有外來(lái)的附帶場(chǎng)輻射。電感的磁芯材料主要有兩種類型：鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場(chǎng)合（幾十KHz），而鐵氧體磁芯電感用于高頻場(chǎng)合（到MHz）。因此鐵氧體磁芯電感更適合于EMC應(yīng)用。在EMC應(yīng)用中特別使用了兩種特殊的電感類型：鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾。鐵和鐵氧體可作電感磁芯骨架。鐵芯電感常應(yīng)用于低頻場(chǎng)合（幾十KHz），而鐵氧體芯電感常應(yīng)用于高頻場(chǎng)合（MHz）。所以鐵氧芯感應(yīng)體更適合于EMC應(yīng)用。在EMC的特

16、殊應(yīng)用中，有兩類特殊的電感：鐵氧體磁珠和鐵氧體夾。鐵氧體磁珠是單環(huán)電感，通常單股導(dǎo)線穿過(guò)鐵氧體型材而形成單環(huán)。這種器件在高頻范圍的衰減為10dB，而直流的衰減量很小。類似鐵氧體磁珠，鐵氧體夾在高達(dá)MHz的頻率范圍內(nèi)的共模（CM）和差模（DM）的衰減均可達(dá)到10dB至20dB。6在DC-DC變換中，電感必須能夠承受高飽和電流，并且輻射小。線軸式電感具有滿足該應(yīng)用要求的特性。在低阻抗的電源和高阻抗的數(shù)字電路之間，需要LC濾波器，以保證電源電路的阻抗匹配，如圖6所示。圖6 LC濾波器電感最廣泛的應(yīng)用之一是用于交流電源濾波器，如圖7所示。圖7 AC電源濾波器圖7中，L1是共模扼流圈，它既通過(guò)其初級(jí)電感

17、線圈實(shí)現(xiàn)差分濾波，又通過(guò)其次級(jí)電感線圈實(shí)現(xiàn)共模濾波。L1、CX1和CX2構(gòu)成差分濾波網(wǎng)絡(luò)，以濾除進(jìn)線間的噪聲。L1、CY1和CY2構(gòu)成共模濾波網(wǎng)絡(luò)，以減小接線回路噪聲和大地的電位差。對(duì)于50的終端阻抗，典型的EMI濾波器在差分模式能降低50 dB/十倍頻程，而在共模降低為40 dB/十倍頻程。4二極管二極管是最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體器件。由于其獨(dú)特的特性，某些二極管有助于解決并防止與EMC相關(guān)的一些問(wèn)題。表2列出了典型的二極管。二極管的應(yīng)用許多電路為感性負(fù)載，在高速開(kāi)關(guān)電流的作用下，系統(tǒng)中產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電流。二極管是抑制尖峰電壓噪聲源的最有效的器件之一。下面舉例說(shuō)明用二極管實(shí)現(xiàn)尖峰抑制。圖8 繼電器瞬時(shí)尖

18、峰抑制如圖8所示，控制終端開(kāi)/關(guān)線圈，線圈中的開(kāi)關(guān)尖峰脈沖將耦合并輻射到電路的其它部分。二極管D1能嵌位電壓的波動(dòng)。圖9 DC開(kāi)關(guān)尖峰抑制圖9中的二極管用于抑制高壓開(kāi)關(guān)的尖峰電壓。圖10 DC變壓器尖峰抑制圖10是典型的變壓和整流電路。D2是肖特基或齊納二極管，用于抑制濾波后的尖峰瞬態(tài)噪聲電壓。在汽車控制應(yīng)用中，無(wú)論有刷還是無(wú)刷電機(jī)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，都將產(chǎn)生電刷噪聲或換向噪聲。因此需要噪聲抑制二極管，為了改進(jìn)噪聲抑制效果，二極管應(yīng)盡量靠近電機(jī)接點(diǎn)。在電源輸入電路中，需要用TVS或高電壓變阻器進(jìn)行噪聲抑制。信號(hào)連接接口的EMI問(wèn)題之一是靜電釋放（ESD）。屏蔽電纜和連接器用于保護(hù)而不受外界靜電的干

19、擾。另一種方法是使用TVS或變阻器保護(hù)信號(hào)線。集成電路集成電路集成電路集成電路現(xiàn)代數(shù)字集成電路（IC）主要使用CMOS工藝制造。CMOS器件的靜態(tài)功耗很低，但是在高速開(kāi)關(guān)的情況下，CMOS器件需要電源提供瞬時(shí)功率，高速CMOS器件的動(dòng)態(tài)功率要求超過(guò)同類雙極性器件。因此必須對(duì)這些器件加去耦電容以滿足瞬時(shí)功率要求。1集成電路封裝集成電路封裝集成電路封裝集成電路封裝現(xiàn)在集成電路有多種封裝結(jié)構(gòu)，對(duì)于分離元件，引腳越短，EMI問(wèn)題越小。因?yàn)楸碣N器件有更小的安裝面積和更低的安裝位置，因此有更好的EMC性能，因此應(yīng)首選表器件甚至直接在PCB板上安裝裸片。IC的引腳排列也會(huì)影響EMC性能。電源線從模塊中心連到

20、I.C.引腳越短，它的等效電感越少。因此VCC與GND之間的去耦電容越近越有效。8無(wú)論是集成電路、PCB板還是整個(gè)系統(tǒng)，時(shí)鐘電路是影響EMC性能的主要因素。集成電路的大部分噪聲都與時(shí)鐘頻率及其多次諧波有關(guān)。因此無(wú)論電路設(shè)計(jì)還是PCB設(shè)計(jì)都應(yīng)該考慮時(shí)鐘電路以減低噪聲。合理的地線、適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙莺团月冯娙菽軠p小輻射。用于時(shí)鐘分配的高阻抗緩沖器也有助于減小時(shí)鐘信號(hào)的反射和振蕩。對(duì)于使用TTL和CMOS器件的混合邏輯電路，由于其不同的開(kāi)關(guān)/保持時(shí)間，會(huì)產(chǎn)生時(shí)鐘、有用信號(hào)和電源的諧波。為避免這些潛在的問(wèn)題，最好使用同系列的邏輯器件。由于CMOS器件的門限寬，現(xiàn)在大多數(shù)設(shè)計(jì)者選用CMOS器件。由于制造工藝

21、是CMOS工藝，因此微處理器的接口電路也優(yōu)選這種器件。需要特別注意的是，未使用的CMOS引腳應(yīng)該接地線或電源。在MCU電路中，噪聲來(lái)自沒(méi)連線/終端的輸入，以至MCU執(zhí)行錯(cuò)誤的代碼。它也是設(shè)計(jì)微控制器接口首選的邏輯系列產(chǎn)品,這些微控制器也是基于CMOS技術(shù)制造的。關(guān)于CMOS設(shè)備，一個(gè)重要方面就是其不用的輸入引腳要懸空或者接地。在MCU電路中，噪聲環(huán)境可能引起這些輸入端運(yùn)行混亂，還導(dǎo)致MCU運(yùn)行亂碼。2電壓校準(zhǔn)對(duì)于典型的校準(zhǔn)電路，適當(dāng)?shù)娜ヱ铍娙輵?yīng)該盡可能近地放置在校準(zhǔn)電路的輸出位置，因?yàn)樵诟欉^(guò)程中,距離在校準(zhǔn)的輸出和負(fù)荷之間將會(huì)產(chǎn)生電感影響，并引起校準(zhǔn)電路的內(nèi)部振動(dòng)。一個(gè)典型例子，在校準(zhǔn)電路的

22、輸入和輸出中，加上0.1uF的去耦電容可以避免可能的內(nèi)在振動(dòng)和過(guò)濾高頻噪聲。除此之外，為了減少輸出脈動(dòng)，要加上一個(gè)相對(duì)大的旁路電容(10uF/A)。圖11演示了校準(zhǔn)電路的旁路和去耦電容。電容要放到離校準(zhǔn)裝置盡可近的地方。圖11 旁路與去耦調(diào)節(jié)器3線路終端當(dāng)電路在高速運(yùn)行時(shí),在源和目的間的阻抗匹配非常重要。因?yàn)殄e(cuò)誤的匹配將會(huì)引起信號(hào)反饋和阻尼振蕩。過(guò)量的射頻能量將會(huì)輻射或影響到電路的其他部份，引起EMI(電磁兼容性)問(wèn)題。信號(hào)的端接有助于減少這些非預(yù)計(jì)的結(jié)果。信號(hào)端接不但能減少在源和目的之間匹配阻抗的信號(hào)反饋和振鈴，而且也能減緩信號(hào)邊沿的快速上升和下降。有很多種信號(hào)端接的方法,每種方法都有其利弊

23、。表3給出了一些信號(hào)端接方法的概要。表3 信號(hào)端接方法的概要a) 串聯(lián)/源端接 (Series/Source Termination)圖12 串聯(lián)端接電路圖12演示了串聯(lián)/源端接方法。在源Zs和分布式的線跡Zo之間，加上了源端接電阻Rs，用來(lái)完成阻抗匹配。Rs還能吸收負(fù)載的反饋。Rs必須離源驅(qū)動(dòng)電路盡可能的近。Rs的值在等式Rs=(Z0-Zs)中是實(shí)數(shù)值。一般Rs大約取1575歐的一個(gè)值。b) 并聯(lián)端接圖13 并聯(lián)端接電路圖13 演示了并聯(lián)端接方法。附加一個(gè)并聯(lián)端接電阻Rp，這樣Rp/ ZL就和Zo相匹配了。但是這個(gè)方法對(duì)手持式產(chǎn)品不適用的，因?yàn)镽p的值太小了(一般為50歐)，而且這個(gè)方法很耗

24、能量，再者這個(gè)方法還需要源驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)較高的電流(100mA5V,50歐)。由于ZoLCd的值還使這個(gè)方法增加了一個(gè)小的延時(shí)，這里Z0L= Rp/ZL和Cd是負(fù)載的輸入分流電容。c) RC端接圖14 RC端接圖14演示了RC端接方法。這個(gè)方法類似于并聯(lián)端接，但是增加了一個(gè)C1。和在并聯(lián)端接方法中一樣，R用于提供匹配Z0的阻抗。C1為R提供驅(qū)動(dòng)電流并過(guò)濾掉從線跡到地的射頻能量。因此，相比并聯(lián)端接方法，RC端接方法需要的源驅(qū)動(dòng)電流更少。R和C1的值由Z0，Tpd(環(huán)路傳輸延遲)和Cd確定。時(shí)間常數(shù)，RC = 3 x Tpd，這里R / ZL = Z0, C = C1 / Cd。10d) Th

25、evenin端接圖15 Thevenin 端接電路圖15演示了Thevenin端接方法。此電路由上拉電阻R1和下拉電阻R2組成,這樣就使邏輯高和邏輯低與目標(biāo)負(fù)載相符。R1和R2的值由R1 / R2 = Z0決定。R1 + R2 + ZL的值要保證最大電流不能超過(guò)源驅(qū)動(dòng)電路容量。舉例來(lái)說(shuō), R1=220 歐,R2=330 歐這里VCC是驅(qū)動(dòng)電壓。e) 二極管端接 (Diode termination)圖16 二極管端接圖16演示了二極管端接方法。除了電阻被二極管替換以降低損耗之外，它與Thevenin端接方法類似。D1和D2用來(lái)限制來(lái)自負(fù)載的過(guò)多信號(hào)反射量。與Thevenin端接方法不一樣，二極

26、管不會(huì)影響線性阻抗。對(duì)這種端接方法而言，選擇Schottky和快速開(kāi)關(guān)二極管是比較好的。這種端接方法的優(yōu)點(diǎn)在于不用已知Z0的值，而且還可以和其他類型的端接方法結(jié)合使用。通常在MCU的內(nèi)部應(yīng)用這種端接方法來(lái)保護(hù)I/O端口。微控制器電路微控制器電路微控制器電路微控制器電路時(shí)下，許多IC制造業(yè)者不斷地減小微控制器的尺寸以達(dá)到在單位硅片上增加更多部件的目的。通常減小尺寸會(huì)使晶體管更快。這樣一來(lái)，雖然MCU時(shí)鐘速率無(wú)法增加，但是上升和下降速度會(huì)增加，從而諧波分量使得頻率值上升。許多情況下，減小微控制器尺寸無(wú)法通知給用戶，這樣最初時(shí)電路中的MCU是正常的，但以后在產(chǎn)品生命周期中的某個(gè)時(shí)間就可能出現(xiàn)EMC問(wèn)

27、題。對(duì)此最好的解決方法就是在開(kāi)始設(shè)計(jì)電路時(shí)就設(shè)計(jì)一個(gè)較穩(wěn)健的電路。許多實(shí)時(shí)應(yīng)用方面都需要高速M(fèi)CU，設(shè)計(jì)者一定要認(rèn)真對(duì)待其電路設(shè)計(jì)和PCB布線以減少潛在的EMC問(wèn)題。MCU需要的電源功率隨著其處理功率的增加而增加。讓供給電路（比如校準(zhǔn)電路）靠近微控制器是不難辦到的，再用一個(gè)獨(dú)立的電容就可以減少直流電源對(duì)其它電路的影響。通常有一個(gè)片上振蕩器，它用自己的晶體或諧振器連接，從而避免使用其他時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘。這個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘能更好地防止系統(tǒng)其他部份所產(chǎn)生的噪聲輻射。在時(shí)鐘頻率方面，MCU通常是對(duì)功率要求最高的設(shè)備，這樣讓時(shí)鐘靠近MCU就能保證對(duì)時(shí)鐘頻率僅有最小的驅(qū)動(dòng)需求。1I/O口引腳對(duì)于大多數(shù)MCU

28、，引腳通常都是高阻輸入或混合輸入/輸出。高阻輸入引腳易受噪聲影響，并且在非正常終端時(shí)會(huì)引至寄存器鎖存錯(cuò)誤的電平。一個(gè)非內(nèi)部終端的輸入引腳需要有高阻抗（例如4.7K或10K）連接每個(gè)引腳到地或者到供電電平，以便確保一個(gè)可知的邏輯狀態(tài)。未連接的輸入引腳通常浮動(dòng)在供電電平的中間值周圍，或者由于有內(nèi)部泄露通路而浮動(dòng)在不確定的電壓值。對(duì)于IRQ或復(fù)位引腳（輸入引腳）來(lái)說(shuō)，其終端比普通I/O口引腳更為重要。如果噪聲導(dǎo)致這兩個(gè)引腳誤觸發(fā)，它將對(duì)整個(gè)電路的行為產(chǎn)生巨大的影響。當(dāng)輸入引腳未連接，同時(shí)輸入鎖存器半開(kāi)半閉時(shí)，會(huì)導(dǎo)致IC內(nèi)部電流泄漏，此時(shí)通常可以看到高電流消耗，尤其是在CMOS器件中。因此在輸入引腳終

29、端連接高阻抗可以減少供電電流，就象電磁兼容的其他好處一樣。2IRQ口引腳由于中斷對(duì)MCU操作有影響，因此它是元件中最敏感的引腳之一。從遠(yuǎn)端設(shè)備到PCB板上的MCU，甚至在插件適配器或子系統(tǒng)卡上，IRQ都可以被查詢。因此，確保與中斷請(qǐng)求引腳的任何連線都有瞬時(shí)靜電釋放保護(hù)是非常重要的。對(duì)于靜電釋放來(lái)說(shuō)，在IRQ連線上有雙向二極管、transorbs或金屬氧化變阻器終端通常就足夠了，而且他們還能在不產(chǎn)生大的線路負(fù)荷的情況下幫助減少過(guò)沖和阻尼震蕩。即便是對(duì)價(jià)格很敏感的應(yīng)用，IRQ線上的電阻終端也同樣不可缺少。3復(fù)位引腳不恰當(dāng)?shù)膹?fù)位將導(dǎo)致許多問(wèn)題，因?yàn)椴煌膽?yīng)用利用了MCU啟動(dòng)和斷電的不同條件。復(fù)位最基

30、本的功能保證了一旦上電，MCU便開(kāi)始用可控制的方式執(zhí)行代碼。上電時(shí)，電源上升到MCU的工作電壓，在晶振穩(wěn)定之前需要等一段時(shí)間。因此在復(fù)位引腳上要有時(shí)間延時(shí)。最簡(jiǎn)單的延時(shí)就是電阻-電容（RC）網(wǎng)絡(luò)，在電流經(jīng)過(guò)電阻時(shí)電容開(kāi)始充電，一直到電平達(dá)到了能被MCU在邏輯1狀態(tài)時(shí)的復(fù)位電路檢測(cè)到的值為止。理想情況下沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定電阻和電容的大小，但也有其他方面的考慮。復(fù)位引腳的內(nèi)部泄漏電流通常規(guī)定不能超出1µA（針對(duì) Motorola HC08 MCU），這意味著電阻最大為100k，電容不能是電解電容，以保持停止電流的最小值。推薦使用陶瓷電容，因?yàn)樗壑粤说蛢r(jià)格，低泄漏，高頻反應(yīng)性能好的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)位引

31、腳電容非常?。∕otorola HC08 MCU 低于5pF）。對(duì)于最小阻抗值也有限制，因?yàn)樽畲笊侠娏鞔蠹s為5mA，1V (VOL)。加上外部電容的低阻抗電壓源，則確定了上拉電阻的最小值為2K。用二極管來(lái)鉗住復(fù)位引腳的電壓也是一種推薦做法，能防止供電電壓過(guò)度，并且能夠在斷電時(shí)令電容迅速放電。4振蕩器許多MCU合成了倒相放大器，用來(lái)與外部晶體或陶瓷共振器一起構(gòu)成皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)。下面則討論用來(lái)與特殊外部元件一起得到振蕩的放大器最小增益（跨導(dǎo)）。圖17給出了MCU上使用的典型標(biāo)準(zhǔn)皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)，晶體在1MHz到20MHz的頻率范圍。下面用簡(jiǎn)單的形式給出了MCU的內(nèi)部電路，與非門后面是變極器。與

32、非門有兩個(gè)輸入：一個(gè)連到MCU的OSC1腳，另一個(gè)連接到內(nèi)部STOP上。對(duì)于振蕩電路來(lái)說(shuō)，必須有正反饋，且閉環(huán)增益必須比1大。電阻R0導(dǎo)致了負(fù)反饋，增大了放大器的開(kāi)環(huán)增益需求。R0通常盡量的大，以將反饋減到最小，同時(shí)克服上電時(shí)的電流泄漏。當(dāng)使用1MHz和20MHz的晶體時(shí)，R0應(yīng)該在1M至10M的范圍里。對(duì)于陶瓷共振器，R0一般用1 M。共振器Q和電容C1、C2構(gòu)成了共鳴回路。C1、C2代表了外部電容和任何并行的寄生電容。晶體和陶瓷共振器有小信號(hào)等效電路，如圖18所示：圖18 晶體等效電路R是串聯(lián)電阻，L和C是起動(dòng)或串聯(lián)電感、電容。C0是分流電容，它代表了晶體盒中共振器和寄生電容的低頻并聯(lián)電容

33、量的總和。任何在OSC1和OSC2引腳之間的附加寄生電容都包括在這個(gè)值里。晶體制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里詳細(xì)說(shuō)明了特殊晶體中R, L, C和C0的值。為了測(cè)量這些值，制造商必須給晶體送信號(hào)，也就是從晶體里功率消耗的特殊電平中獲得。然而，在晶體啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)晶體的唯一信號(hào)應(yīng)歸于熱噪聲，因此晶體里的功率消耗是非常低的。眾所周知，當(dāng)晶體內(nèi)功率消耗減少到低水平時(shí)R的有效值可以增長(zhǎng)。因此R的最大值由晶體制造者來(lái)估計(jì)。既然R0, C1和C2的值不僅依賴于MCU的變極器特性，還依賴于外部晶體或陶瓷共振器的特性，則從各制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里可以得到精確的元件結(jié)構(gòu)。第三部分印制電路板的布線技術(shù)除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外，

34、良好的印制電路板（PCB）布線在電磁兼容性中也是一個(gè)非常重要的因素。既然PCB是系統(tǒng)的固有成分，在PCB布線中增強(qiáng)電磁兼容性不會(huì)給產(chǎn)品的最終完成帶來(lái)附加費(fèi)用。有一點(diǎn)需要注意，PCB布線沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定，也沒(méi)有能覆蓋所有PCB布線的專門的規(guī)則。大多數(shù)PCB布線受限于板子的大小和銅板的層數(shù)。一些布線技術(shù)可以應(yīng)用于一種電路，卻不能用于另外一種。這便主要依賴于布線工程師的經(jīng)驗(yàn)。然而還是有一些普遍的規(guī)則，下面的章節(jié)對(duì)其進(jìn)行探討。這些規(guī)則將作為普遍指導(dǎo)方針來(lái)對(duì)待。任何人都應(yīng)記住一個(gè)拙劣的PCB布線能導(dǎo)致更多的電磁兼容問(wèn)題，而不是消除這些問(wèn)題，在很多例子中，就算加上濾波器和元器件也不能解決這些問(wèn)題。到最后，不

35、得不對(duì)整個(gè)板子重新布線。因此，在開(kāi)始時(shí)養(yǎng)成良好的PCB布線習(xí)慣是最省錢的辦法。1PCB基本特性一個(gè)PCB的構(gòu)成是在垂直疊層上使用了一系列的層壓、走線和預(yù)浸處理。在多層PCB中，設(shè)計(jì)者為了方便調(diào)試，會(huì)把信號(hào)線布在最外層。PCB上的布線是有阻抗、電容和電感特性的。阻抗：布線的阻抗是由銅和橫切面面積的重量決定的。例如，1盎司銅則有0.49m/單位面積的阻抗。電容：布線的電容是由絕緣體(EoEr)、電流到達(dá)的范圍(A)以及走線間距(h)決定的。用等式表達(dá)為C = EoErA/h，Eo是自由空間的介電常數(shù)(8.854pF/m)，Er是PCB基體的相關(guān)介電常數(shù)(在FR4 碾壓中為4.7)電感：布線的電感平

36、均分布在布線中，大約為1nH/m。對(duì)于1盎司銅線來(lái)說(shuō)，在0.25mm (10mil)厚的FR4碾壓情況下，位于地線層上方的0.5mm(20mil)寬，20mm (800mil)長(zhǎng)的線能產(chǎn)生9.8m的阻抗，20nH的電感以及與地之間1.66pF的耦合電容。將上述值與元器件的寄生效應(yīng)相比，這些都是可以忽略不計(jì)的，但所有布線的總和可能會(huì)超出寄生效應(yīng)。因此，設(shè)計(jì)者必須將這一點(diǎn)考慮進(jìn)去。下面便是PCB布線的普遍方針：增大走線的間距以減少電容耦合的串?dāng)_；平行的布電源線和地線以使PCB電容達(dá)到最佳；將敏感的高頻線布在遠(yuǎn)離高噪聲電源線的地方；加寬電源線和地線以減少電源線和地線的阻抗。2分割分割是指用物理上的分

37、割來(lái)減少不同類型線之間的耦合，尤其是通過(guò)電源線和地線。圖19給出了用分割技術(shù)將4個(gè)不同類型的電路分割開(kāi)的例子。在地線面，非金屬的溝用來(lái)隔離四個(gè)地線面。L和C作為板子上的每一部分的過(guò)濾器，減少不同電路電源面間的耦合。高速數(shù)字電路由于其更高的瞬時(shí)功率需量而要求放在電源入口處。接口電路可能會(huì)需要靜電釋放（ESD）和暫態(tài)抑制的器件或電路。對(duì)于L和C來(lái)說(shuō)，最好使用不同值的L和C，而不是用一個(gè)大的L和C，因?yàn)檫@樣它便可以為不同的電路提供不同的濾波特性。3局部電源和局部電源和局部電源和局部電源和IC間的去耦間的去耦間的去耦間的去耦局部去耦能夠減少沿著電源干線的噪聲傳播。連接著電源輸入口與PCB之間的大容量旁

38、路電容起著一個(gè)低頻脈動(dòng)濾波器的作用，同時(shí)作為一個(gè)電勢(shì)貯存器以滿足突發(fā)的功率需求。此外，在每個(gè)IC的電源和地之間都應(yīng)當(dāng)有去耦電容，這些去耦電容應(yīng)該盡可能的接近引腳。這將有助于濾除IC的開(kāi)關(guān)噪聲。4基準(zhǔn)面的射頻電流基準(zhǔn)面的射頻電流基準(zhǔn)面的射頻電流基準(zhǔn)面的射頻電流不管是對(duì)多層PCB的基準(zhǔn)接地層還是單層PCB的地線，電流的路徑總是從負(fù)載回到電源。返回通路的阻抗越低，PCB的電磁兼容性能越好。由于流動(dòng)在負(fù)載和電源之間的射頻電流的影響，長(zhǎng)的返回通路將在彼此之間產(chǎn)生互耦。因此返回通路應(yīng)當(dāng)盡可能的短，環(huán)路區(qū)域應(yīng)當(dāng)盡可能的小。5布線分離布線分離的作用是將PCB同一層內(nèi)相鄰線路之間的串?dāng)_和噪聲耦合最小化。3W規(guī)范

39、表明所有的信號(hào)（時(shí)鐘，視頻，音頻，復(fù)位等等）都必須象圖20所示那樣，在線與線，邊沿到邊沿間予以隔離。為了進(jìn)一步的減小磁耦合，將基準(zhǔn)地布放在關(guān)鍵信號(hào)附近以隔離其他信號(hào)線上產(chǎn)生的耦合噪聲。6保護(hù)與分流線路在時(shí)鐘電路中，局部去耦電容對(duì)于減少沿著電源干線的噪聲傳播有著非常重要的作用。但是時(shí)鐘線同樣需要保護(hù)以免受其他電磁干擾源的干擾，否則，受擾時(shí)鐘信號(hào)將在電路的其他地方引起問(wèn)題。設(shè)置分流和保護(hù)線路是對(duì)關(guān)鍵信號(hào)，比如對(duì)在一個(gè)充滿噪聲的環(huán)境中的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行隔離和保護(hù)的非常有效的方法。在圖21中，PCB內(nèi)的并聯(lián)或者保護(hù)線路是沿著關(guān)鍵信號(hào)的線路布放。保護(hù)線路不僅隔離了由其他信號(hào)線上產(chǎn)生的耦合磁通，而且也將關(guān)

40、鍵信號(hào)從與其他信號(hào)線的耦合中隔離開(kāi)來(lái)。分流線路和保護(hù)線路之間的不同之處在于分流線路不必被端接（與地連接），但是保護(hù)線路的兩端都必須連接到地。為了進(jìn)一步的減少耦合，多層PCB中的保護(hù)線路可以每隔一段就加上到地的通路。7接地技術(shù)接地技術(shù)既應(yīng)用于多層PCB，也應(yīng)用于單層PCB。接地技術(shù)的目標(biāo)是最小化接地阻抗，以此減少?gòu)碾娐贩祷氐诫娫粗g的接地回路的電勢(shì)。a) 單層PCB的接地線在單層（單面）PCB中，接地線的寬度應(yīng)盡可能的寬，且至少應(yīng)為1.5mm(60mil)。由于在單層PCB上無(wú)法實(shí)現(xiàn)星形布線，因此跳線和地線寬度的改變應(yīng)當(dāng)保持為最低的，否則將引起線路阻抗與電感的變化b) 雙層PCB的接地線在雙層（

41、雙面）PCB中，對(duì)于數(shù)字電路優(yōu)先使用地格柵/點(diǎn)陣布線，這種布線方式可以減少接地阻抗，接地回路和信號(hào)環(huán)路。像在單層PCB中，地線和電源線的寬度最少應(yīng)為1.5mm。另外的一種布局是將接地層放在一邊，信號(hào)和電源線放于另一邊。在這種布置方式中將進(jìn)一步減少接地回路和阻抗，去耦電容可以放置在距離IC供電線和接地層之間盡可能近的地方。c) 保護(hù)環(huán)保護(hù)環(huán)是一種可以將充滿噪聲的環(huán)境（比如射頻電流）隔離在環(huán)外的接地技術(shù)，這是因?yàn)樵谕ǔ５牟僮髦袥](méi)有電流流過(guò)保護(hù)環(huán)（參見(jiàn)圖22）。圖 22 保護(hù)環(huán)d) PCB電容在多層板上，由分離電源面和地面的絕緣薄層產(chǎn)生了PCB電容。在單層板上，電源線和地線的平行布放也將導(dǎo)致這種電容

42、效應(yīng)。PCB電容的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它具有非常高的頻率響應(yīng)和均勻的分布在整個(gè)面或整條線上的低串連電感。它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)板上的去耦電容。沒(méi)有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元件具有這個(gè)特性。e) 高速電路與低速電路布放高速電路時(shí)應(yīng)使其更接近接地面，而低速電路應(yīng)使其接近電源面。f) 地的銅填充在某些模擬電路中，沒(méi)有用到的電路板區(qū)域是由一個(gè)大的接地面來(lái)覆蓋，以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是假如這片銅區(qū)是懸空的（比如它沒(méi)有和地連接），那么它可能表現(xiàn)為一個(gè)天線，并將導(dǎo)致電磁兼容問(wèn)題。g) 多層PCB中的接地面和電源面在多層PCB中，推薦把電源面和接地面盡可能近的放置在相鄰的層中，以便在整個(gè)板上產(chǎn)生一個(gè)大的PCB電容

43、。速度最快的關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)當(dāng)臨近接地面的一邊，非關(guān)鍵信號(hào)則布放為靠近電源面。圖23給出了一個(gè)典型的多層板的布線。圖23 多層PCB的布線h) 電源要求當(dāng)電路需要不止一個(gè)電源供給時(shí)，采用接地將每個(gè)電源分離開(kāi)。但是在單層PCB中多點(diǎn)接地是不可能的。一種解決方法是把從一個(gè)電源中引出的電源線和地線同其他的電源線和地線分隔開(kāi)（如圖24）。這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。圖24 多個(gè)供電源8布局布線技術(shù)布局布線技術(shù)布局布線技術(shù)布局布線技術(shù)以下章節(jié)討論關(guān)于PCB布線的一些規(guī)則。a) 過(guò)孔過(guò)孔一般被使用在多層印制電路版中。當(dāng)是高速信號(hào)時(shí)，過(guò)孔產(chǎn)生1到4nH的電感和0.3到0.8pF的電容到路徑。因此，當(dāng)鋪設(shè)高

44、速信號(hào)通道時(shí)，過(guò)孔應(yīng)該被保持到絕對(duì)的最小。對(duì)于高速的并行線(例如地址和數(shù)據(jù)線)，如果層的改變是不可避免，應(yīng)該確保每根信號(hào)線的過(guò)孔數(shù)一樣。b) 45度角的路徑與過(guò)孔相似，直角的路徑轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)該被避免，因?yàn)樗趦?nèi)部的邊緣能產(chǎn)生集中的電場(chǎng)。該場(chǎng)能產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的躁聲，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)路徑時(shí)全部的直角路徑應(yīng)該采用45度的。圖25是45度路徑的一般規(guī)則。圖25. 成角的路徑c) 短截線短截線產(chǎn)生反射，同時(shí)也潛在增加波長(zhǎng)可分的天線到電路的可能。雖然短截線長(zhǎng)度可能不是任何在系統(tǒng)的已知信號(hào)的波長(zhǎng)的四分之一整數(shù)，但是附帶的輻射可能在短截線上產(chǎn)生共鳴。因此，避免在傳送高頻率和敏感的信號(hào)路徑上使用短截線。圖26 短截線

45、d) 星型的信號(hào)排列雖然星型排列適用于來(lái)自多個(gè)PCB印制電路版的地線連接，但它帶有能產(chǎn)生多個(gè)短截線的信號(hào)路徑。因此，應(yīng)該被避免用星型排列于高速和敏感的信號(hào)上。e) 輻射型信號(hào)排列輻射型信號(hào)排列通常有最短的路徑，以及產(chǎn)生從源點(diǎn)到接收器的最小延遲,但是這也能產(chǎn)生多個(gè)反射和輻射干擾，所以應(yīng)該被避免用輻射型排列于高迅和敏感的信號(hào)上。f) 不變的路徑寬度信號(hào)路徑的寬度從驅(qū)動(dòng)到負(fù)載應(yīng)該是常數(shù)。改變路徑寬度對(duì)路徑阻抗（電阻，電感，和電容）產(chǎn)生改變，從而，能產(chǎn)生反射和造成線路阻抗不平衡。所以最好保持路徑的寬度不變。g) 洞和過(guò)孔密集經(jīng)過(guò)電源和地面位面的過(guò)孔的密集會(huì)在接近過(guò)孔的地方產(chǎn)生局部化的阻抗差異。這個(gè)區(qū)域

46、不僅成為信號(hào)活動(dòng)的“熱點(diǎn)”，而且供電面在這點(diǎn)是高阻，象射頻電流一樣低效。h) 切分孔隙與洞和過(guò)孔密集相同，切分孔隙（即長(zhǎng)洞或?qū)捦ǖ溃┰陔娫次幻婧偷匚幻娣秶鷥?nèi)產(chǎn)生不一致的區(qū)域，并且就象防護(hù)物一樣減少他們的效力，也局部性地遞增電源位面和地位面的阻抗。i) 接地金屬化的模具所有的金屬化的模具應(yīng)該被連接到地，否則，這些大的金屬區(qū)域能充當(dāng)輻射天線j)最小化環(huán)面積保持信號(hào)路徑和它的地返回線緊靠在一起將有助于最小化地環(huán)，因而,避免潛在的天線環(huán)。對(duì)于高速單端信號(hào),有時(shí)如果信號(hào)路徑?jīng)]有沿著低阻的地位面走，地線回路可能也必須沿著信號(hào)路徑(如圖27)。圖27地線回環(huán)PCB 例1圖28說(shuō)明了洗衣機(jī)的典型印制板電路的一

47、些改進(jìn)措施圖28 PCB改進(jìn)例PCB例2圖29說(shuō)明了空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路的一些改進(jìn)措施圖29PCB改進(jìn)例2附錄A：術(shù)語(yǔ)表：電磁的兼容性(EMC)由于電磁干擾的原因，工作在規(guī)定的電磁環(huán)境安全范圍內(nèi)的電氣和電子的系統(tǒng)、裝置和設(shè)備，他們的設(shè)計(jì)水平或性能上沒(méi)有造成不可接受的下降，這種能力就是電磁兼容性。(ANSI C64。14-1992)。電磁干(EMI)電磁兼容性的缺乏，其沖突的本質(zhì)就是兼容性的缺乏。電磁干擾就是這樣一個(gè)過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中分裂的電磁能量從一個(gè)電子設(shè)備傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)，這種傳輸經(jīng)由輻射或傳導(dǎo)路徑完成(或同時(shí)經(jīng)由兩者)。通常，這個(gè)術(shù)語(yǔ)特指的是射頻信號(hào)。電磁干擾能發(fā)生在“直流直到日

48、光”的頻率范圍內(nèi)。輻射性散發(fā)輻射性是射頻能量的組成它通過(guò)如同電磁場(chǎng)一樣的媒介傳送。射頻能量通常通過(guò)自由空間傳送；然而，其他模式的場(chǎng)傳送也可能發(fā)生。傳導(dǎo)性散發(fā)傳導(dǎo)性散發(fā)傳導(dǎo)性散發(fā)傳導(dǎo)性散發(fā)是射頻能量的組成，它通過(guò)如同導(dǎo)波一樣的媒介傳送，一般通過(guò)金屬絲或互連電纜進(jìn)行?？垢蓴_性當(dāng)維持在預(yù)先確定的性能水平時(shí)，設(shè)備或系統(tǒng)抵擋電磁干擾能力的相對(duì)度量。靜電的放電靜電的放電靜電的放電靜電的放電(ESD)當(dāng)兩個(gè)不同電位的物體在彼此接近或直接接觸時(shí)，產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移。這種被觀察到的現(xiàn)象是高壓脈沖，高壓脈沖可能使敏感的設(shè)備遭到損壞或失去功能。盡管閃電在量級(jí)上與高壓脈沖不同，但術(shù)語(yǔ)靜電放電通常被用于安培數(shù)較小的事件中，

49、更特指那些人為引發(fā)的事件。抗輻射性產(chǎn)品抵抗來(lái)自自由空間傳播的電磁能量的相對(duì)能力?？箤?dǎo)體性抵抗經(jīng)過(guò)外部的電纜，電線穿透它的電磁能量的產(chǎn)品相對(duì)能力，輸入輸出互相連接的電磁能量。如果連接不正確的話，電磁干擾(EMI) 可能增加一倍。易損性易損性易損性易損性某一電子裝置或系統(tǒng)易受干擾，易受損壞，易受被附近電磁場(chǎng)或信號(hào)的電磁干擾（EMI）。它是易損的，缺乏抵抗能力。附錄B：抗擾性準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)抗靜電釋放性抗靜電釋放性抗靜電釋放性抗靜電釋放性（IEC）1000-4-2該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證對(duì)因物體或人或裝置的接近或接觸而產(chǎn)生的靜電釋放（ESD）的抵抗能力。物體或人的內(nèi)部能累積達(dá)到高于15kv電壓的靜電電荷。經(jīng)

50、驗(yàn)表明許多不明原因的故障和損害很可能是ESD引起的。通過(guò)從ESD模擬器放電到EUT的表面和EUT附近，測(cè)試儀器（EUT）來(lái)獲取ESD的活動(dòng)。放電的嚴(yán)重水平在由制造商準(zhǔn)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和EMC測(cè)試計(jì)劃中明確定義。EUT在它所有的操作模態(tài)中檢查功能故障或干擾。通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)必須在EMC測(cè)試計(jì)劃中被定義同時(shí)由產(chǎn)品的制造商決定。抗瞬態(tài)導(dǎo)電性（抗瞬態(tài)導(dǎo)電性（抗瞬態(tài)導(dǎo)電性（抗瞬態(tài)導(dǎo)電性（EFT/B） IEC 1000-4-4該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證EUT對(duì)可能由感性負(fù)載或者接觸器產(chǎn)生的快速上升時(shí)間的瞬態(tài)短持續(xù)時(shí)間沖擊的抵抗能力。這種測(cè)試脈沖的快速上升時(shí)間和重復(fù)的本質(zhì)導(dǎo)致了這些尖峰信號(hào)容易穿透EUT的電路并可能

51、干擾EUT的操作。瞬態(tài)直接作用于總電源和信號(hào)線的電容率。在其他的抗擾性測(cè)試中，應(yīng)當(dāng)使用一般操作的配置，按照通過(guò)/失敗的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)EUT進(jìn)行監(jiān)視?？闺姶艌?chǎng)輻射性抗電磁場(chǎng)輻射性抗電磁場(chǎng)輻射性抗電磁場(chǎng)輻射性 EC 1000-4-3該測(cè)試的目的主要是驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)收音機(jī)，無(wú)線電收發(fā)機(jī)，移動(dòng)GSM/AMPS的電話，和各種不同的來(lái)自工業(yè)電磁源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的抗干擾能力。假如系統(tǒng)沒(méi)有屏蔽，電磁場(chǎng)輻射能夠耦合在接口電纜上并通過(guò)該傳導(dǎo)路徑進(jìn)入電路；或者它能直接耦合道印制電路的接線處。當(dāng)射頻電磁場(chǎng)的幅度足夠大的話，感應(yīng)電壓和解調(diào)載波能影響裝置的正常操作?？狗湫詼y(cè)試的運(yùn)行這個(gè)測(cè)試的運(yùn)行通常是最長(zhǎng)的和最困難的，需要非常昂貴的

52、儀器和相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。相較其他的抗擾性測(cè)試，必須將由制造商定義的成功/失敗標(biāo)準(zhǔn)和書(shū)面的測(cè)試計(jì)劃送到測(cè)試室。在把EUT送入輻射場(chǎng)時(shí)，EUT必須設(shè)置在正常的操作和最敏感的模態(tài)中。當(dāng)EUT暴露在頻率超過(guò)要求的80MHz到1GHz頻率范圍的分級(jí)干擾場(chǎng)內(nèi)時(shí)，測(cè)試房間內(nèi)必須建立正常操作。某些抗干擾標(biāo)準(zhǔn)從27MHz開(kāi)始。嚴(yán)重等級(jí)該標(biāo)準(zhǔn)通常對(duì)抗擾性水平有1V/m，3V/m或10V/m的要求。然而設(shè)備的規(guī)格也許在特定的“問(wèn)題（干涉）頻率”上有它們自己的要求。產(chǎn)品的抗輻射電平如何才適當(dāng)是制造商的興趣所在。統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)要求新的抗擾性標(biāo)準(zhǔn)EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在測(cè)試樣本的基礎(chǔ)上建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試環(huán)境。該測(cè)試環(huán)境是在一個(gè)由鐵氧體吸收器構(gòu)成的瓦排列的無(wú)回聲房間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，鐵氧體瓦用于阻礙反射和共振以便能夠在室內(nèi)建立一個(gè)統(tǒng)一的測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)。這克服了在傳統(tǒng)的無(wú)襯里房間那由于反射和場(chǎng)梯度引起的突然和經(jīng)常性的不可重復(fù)的測(cè)試錯(cuò)誤。（半無(wú)回聲房間也是一個(gè)對(duì)要求精確的室內(nèi)非正常環(huán)境的輻射散發(fā)進(jìn)行測(cè)量的理想環(huán)境）。半無(wú)回聲房間的建造在半無(wú)回聲的房間的墻壁和天花板上應(yīng)當(dāng)安排RF吸收器。力學(xué)和RF的設(shè)計(jì)規(guī)格應(yīng)當(dāng)適應(yīng)排列在房間屋頂