第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)

1、第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)線路板上的電磁兼容問(wèn)題線路板的輻射線路板的輻射外界電磁場(chǎng)對(duì)線路板的干擾外界電磁場(chǎng)對(duì)線路板的干擾地線和電源線噪聲地線和電源線噪聲地線引起的公共阻抗耦合地線引起的公共阻抗耦合走線之間的串?dāng)_走線之間的串?dāng)_第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)走線是主要輻射源第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率越高輻射越強(qiáng)第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線和電源線上的噪聲Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驅(qū)動(dòng)電路被驅(qū)動(dòng)電路ICCI驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)I充電充電I放電放電IgVg第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)電源線、地線噪聲電壓波形輸出ICCVCCIgVg第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)

2、地線干擾對(duì)電路的影響1324寄生電容第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)線路板走線的電感 L = 0.002S(2.3lg ( 2S / W ) + 0.5 HWSL = ( L1L2 - M2 ) / ( L1 + L2 - 2M ) 若：若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MII第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線網(wǎng)格第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)電源線噪聲的消除V = L(di/dt)儲(chǔ)能電容儲(chǔ)能電容這個(gè)環(huán)路盡量小這個(gè)環(huán)路盡量小第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)電源解耦電容的正確布置盡量使電源線與地線靠近盡量使電源線與地線靠近第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì) 解耦電容的選擇C = dI dt d

3、VZf1/2 LC各參數(shù)含義：各參數(shù)含義：在時(shí)間在時(shí)間dt內(nèi)，電源線上出內(nèi)，電源線上出現(xiàn)了瞬間電流現(xiàn)了瞬間電流dI，dI導(dǎo)致導(dǎo)致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。 第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)增強(qiáng)解耦效果的方法增強(qiáng)解耦效果的方法電源電源地地鐵氧體鐵氧體注意鐵氧體安裝的位置注意鐵氧體安裝的位置接地線面接地線面細(xì)線細(xì)線粗線粗線用鐵氧體增加用鐵氧體增加電源端阻抗電源端阻抗用細(xì)線增加電用細(xì)線增加電源端阻抗源端阻抗第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)有效濾波的例子普通電容（1）三端電容（）三端電容 + 鐵氧體注意位置！第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)多個(gè)電容改善解耦效果第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)選

4、擇合適的電容種類(lèi) 插線電容插線電容 表貼電容表貼電容第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)線路板的兩種輻射機(jī)理差模輻射差模輻射共模輻射共模輻射電流環(huán)電流環(huán)桿天線桿天線第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)際電路的輻射ZGZLVZC = ZG + ZL近場(chǎng)：近場(chǎng)：ZC 7.9 D f E = 7.96VA / D3 （ V/m） ZC 7.9 D f ， E = 63 I A f / D2 （ V/m） H = 7.96IA / D3 （ A/m）遠(yuǎn)場(chǎng)：遠(yuǎn)場(chǎng)： E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）環(huán)路面積環(huán)路面積 = AI第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)常用的差模輻射預(yù)測(cè)公式考慮地面反射時(shí)：考慮地面反射

5、時(shí)： E = 2.6 I A f 2 /D （ V/m）第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)脈沖信號(hào)差模輻射的頻譜頻譜包絡(luò)線頻譜包絡(luò)線差模輻射頻率特性線差模輻射頻率特性線脈沖的差模輻射包絡(luò)線脈沖的差模輻射包絡(luò)線 1/ d 1/ tr40dB/decfff- 20dB/dec- 40dB/dec E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D） +40lg f 40dB/dec20dB/dec第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)不同邏輯電路為了滿足EMI指標(biāo)要求所允許的環(huán)路面積邏輯 系列 上升時(shí)間 電流 不同時(shí)鐘頻率允許的面積（cm2 ） 4MHz 10 30 100 4000

6、B 40 6 1000 400 74HC 6 20 50 45 18 6 74LS 6 50 20 18 7.2 2.4 74AC 3.5 80 5.5 2.2 0.75 0.25 74F 3 80 5.5 2.2 0.75 0.25 74AS 1.4 120 2 0.8 3 0.15 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。第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)減小差模輻射的方法E = 2.6 I A f 2 / D低通濾波器低通濾波器布線第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)控制高頻信號(hào)的回路第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)電路中的強(qiáng)輻射信號(hào) 1 10 100 100

7、0 1 10 100 1000dB V/mdB V/m所有電路加電工作所有電路加電工作只有時(shí)鐘電路加電工作只有時(shí)鐘電路加電工作第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)控制回路面積是布線的主要目的L=20cm第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)減小面積降低輻射L=10cmL=5cm第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)單層或雙層板如何減小環(huán)路的面積第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)不良布線舉例一第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)不良布線舉例二68HC1174HC00AB連接連接A、BE時(shí)鐘第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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？設(shè)計(jì)嗎？第部

8、分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線對(duì)輻射的影響第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線對(duì)輻射的影響第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)多層板能減小輻射信號(hào)信號(hào)1電源層電源層地線層地線層信號(hào)信號(hào)2低頻高頻第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線面上的縫隙的影響模擬地模擬地?cái)?shù)字地?cái)?shù)字地A/D變換器L75mm25mmL : 0 10cm VAB : 15 75mVAB第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)注意過(guò)孔的阻抗 PGA128-pinC/4 PGA第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)六層板的設(shè)計(jì)好不好好不好這種非典型布線具有這種非典型布線具有最好的電磁兼容特性最好的電磁兼容特性注意方向注意方向第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)八層板的設(shè)計(jì)較好較好

9、最好最好差差很好很好很好很好電源很好電源很好注意方向注意方向第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)十層板的設(shè)計(jì)很好很好很好很好較好較好注意方向注意方向第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)扁平電纜的使用最好最好較好較好差差較好，但端接困難較好，但端接困難第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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)一部分信號(hào)回流經(jīng)過(guò)ABCDABCD扁平電纜這兩處都有地線這兩處都有地線第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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)線電源電源信號(hào)線+電源+地線電源/地線電源

10、電源第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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)生射頻輻射直流線也會(huì)產(chǎn)生射頻輻射第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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，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仍然是主要的輻射因素第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)“無(wú)關(guān)”的電纜也輻射第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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)機(jī)箱內(nèi)的所有信號(hào)都會(huì)通過(guò)電纜輻射！電纜輻射！第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線也輻射不接地線不接地線接上地線接上地線你喜歡你喜歡電纜屏蔽層接地嗎電纜屏蔽層接地嗎 ?第部分PC

11、B電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)地線輻射產(chǎn)生的原因地線噪聲地線噪聲電源線電感電源線電感信號(hào)回路信號(hào)回路電源回路電源回路第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)共模電流估算（兩端設(shè)備都接地的情況）LRW 線路板不接地：線路板不接地：ZCM = RW + j L+ RL + 1/ j CCPICMRWLRL 線路板接地：線路板接地：ZCM = RW + j L+ RL1 H/mV0第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)共模電流主要由寄生電容產(chǎn)生V0 / RL線路板接地線路板接地線路板不接地線路板不接地CP較大較大CP較小較小頻率頻率MHz共模共模電流電流第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)懸浮電纜ICM近場(chǎng)區(qū)內(nèi)近場(chǎng)區(qū)內(nèi): E = 1430I

12、 L / (f D3) V/m遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)內(nèi): I L f / D V/m考慮地面反射：考慮地面反射： I L f / D V/mL /2或或 /4時(shí)：時(shí)： E = 120I / D V/m電纜長(zhǎng)度：電纜長(zhǎng)度：L第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)共模電流的測(cè)量共模電流的測(cè)量電流卡鉗電流卡鉗頻譜分析儀頻譜分析儀VdB VICM被測(cè)電流被測(cè)電流 IV傳輸阻抗：傳輸阻抗：ZT = V / I 第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)怎樣減小共模輻射 E = 1.26 I L f / D 共模濾波共模濾波共模扼流圈共模扼流圈減小共模電壓減小共模電壓使用盡量使用盡量短的電纜短的電纜共模濾波共模濾波電纜屏蔽電纜屏蔽第部分

13、PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路的輻射第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)改善地線減小共模電壓第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)減小空間感應(yīng)的共模電壓第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)兩個(gè)措施同時(shí)采取第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)濾波器濾除高頻成份第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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CMOS TTL上升時(shí)間 tr 0.51s 50ns 100ns 10ns帶寬 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz總阻抗 R 120 100 300 100150最大電容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF第部分

14、PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)平衡接口電路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)增加共?；芈返淖杩筆CBPCB共?；芈饭材；芈犯纳屏扛纳屏?= 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg(VCM / ZCM1) / (VCM / ZCM2) =20 lg ( ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dB第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)鐵氧體磁環(huán)第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)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)濾波器信號(hào)濾波器隔離變壓器/光耦隔離器橋壕溝壕溝時(shí)鐘電路、高速電路第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)鐘信號(hào)遠(yuǎn)離電纜接口第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)用屏蔽電纜抑制共模輻射CMCMDMCMCM第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)屏蔽電纜的評(píng)估CMCMDMV輻射環(huán)路輻射環(huán)路VIZT = V / I第部分PCB電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)不同屏蔽層的傳輸阻抗102 103 104 105 106 107 108110100100010000傳輸阻抗（傳輸阻抗（m /m）Hz鋁箔鋁箔單層編織單層編織最