工程師必備：硬件EMC設(shè)計(jì)規(guī)范
發(fā)布時(shí)間：2021-03-01 13:54:47 點(diǎn)擊次數(shù)：278
一，引言
普遍的電磁兼容性控制技術(shù)包括抑制干擾源的發(fā)射并提高干擾接收器的靈敏度。我們都明白，干擾源，干擾傳輸通道和干擾接收器是電磁干擾的三個(gè)元素，并且EMC也環(huán)繞這些問題進(jìn)行研究。普遍使用的抑制方法是屏蔽，濾波和接地，以及使用它們切斷了干擾的傳輸路徑。
本文將著重談?wù)搯伟宓腅MC設(shè)計(jì)，并介紹一些關(guān)鍵的EMC學(xué)問和規(guī)范。在電路板的設(shè)計(jì)階段，將考慮電磁兼容性的設(shè)計(jì)。種類包括一般而言阻抗耦合，串?dāng)_，高頻載流導(dǎo)線產(chǎn)生的輻射以及互連導(dǎo)線和印刷導(dǎo)線形成的環(huán)路噪聲。
在高速邏輯電路中，由于許多緣故，這種種類的問題特別軟弱：
（1）電源和地線之間的阻抗隨頻率而增加，公共阻抗耦合更頻繁地時(shí)有發(fā)生；
（2）信號(hào)頻率較高，通過寄生電容耦合到臺(tái)階線更有效，串?dāng)_更容易時(shí)有發(fā)生；
（3）信號(hào)環(huán)路的尺寸可與時(shí)鐘頻率及其諧波的波長相媲美，并且輻射更顯著；
（4）信號(hào)線反射引起的阻抗失配問題。
2.整體定義和考慮
1.5月15日規(guī)范，即，如果時(shí)鐘頻率達(dá)到5mhz或脈沖上升時(shí)間低于5ns，則pcb板必須是多層板。
2.不同的電源平面不能重合。
3.常見的阻抗耦合問題。
模型：
VN1＝I2ZG是電源i2流過接地平面阻抗zg時(shí)在電路1中感應(yīng)的噪聲電壓。
由于接地平面電流也許由多個(gè)源生成，因此感應(yīng)噪聲或許大于模式電的靈敏度或電抗擾度。
解：
（1）模擬和數(shù)字電路應(yīng)有著自己的環(huán)路，并在單點(diǎn)接地；
（2）電源線和回線越寬越好；
（3）縮短印刷線的尺寸；
（4）配電系統(tǒng)解耦。
4.減小環(huán)路的面積和兩個(gè)循環(huán)的交叉鏈接的面積。
5.一個(gè)舉足輕重的意念是：PCB上的EMC主要取決直流電源線的z
三，格局
以下是電路板配置規(guī)約：
1.結(jié)晶振蕩器離微處理器越近。
2.模擬電路和數(shù)字電路占有不同的區(qū)域。
3.高頻安放在PCB板的邊沿，并逐層排列。
4.用田地填入空白區(qū)域。
四，接線
1.電源線和回路線應(yīng)盡可能靠近，方法應(yīng)在一側(cè)。
2.為模擬電路提供零伏回線，信號(hào)線和回線均低于5：1。
3.對(duì)于較長的平行走線的串?dāng)_，請(qǐng)?jiān)黾幼呔€的間隔或在走線之間添加零伏特線。
5.諸如復(fù)位線之類的關(guān)鍵線靠近接地回路線；為了最大程度地縮減串?dāng)_，使用了雙面＃型接線。
6.避免高速線成直角；分離強(qiáng)信號(hào)線和弱信號(hào)線。
五，盾牌
1.盾牌>型號(hào)：
屏蔽效能SE（dB）=反射損耗R（dB）＋吸收損失a（dB）
高頻射頻屏蔽的關(guān)鍵是反射，而吸收是屏蔽低頻磁場的關(guān)鍵機(jī)制。
3.靜電屏蔽不需要關(guān)閉屏蔽體，只需要高電導(dǎo)率材料和接地。電磁屏蔽不需要接地，但是它需要一條感應(yīng)電流的路徑，因此必須將其關(guān)閉。電磁屏蔽需要高磁導(dǎo)率的材料是一個(gè)封閉的盾牌。為了使渦旋產(chǎn)生的磁通量和干擾產(chǎn)生的磁通量相平衡以達(dá)到吸收的目的，需要材料的厚度。在高頻狀況下，這三個(gè)可以統(tǒng)一，也就是說，使用高電導(dǎo)率材料（例如銅）進(jìn)行密封和接地。
4.對(duì)于低頻，高電導(dǎo)率的材料，吸收衰減減小，磁場屏蔽效用不好。需要高磁導(dǎo)率材料（例如鍍鋅鐵）。
5.磁場屏蔽還取決孔的厚度，幾何形狀和較大的線性尺寸。
6.磁耦合UN＝j(luò)wB.A.coso＝j(luò)wM.I1感應(yīng)的噪聲電壓，（a是電路2閉環(huán)時(shí)的面積；b是磁通密度；m是互感；I1是干擾電路的電流。降低噪聲電壓的方法有兩種：對(duì)于接收電路，必須降低b，a和COS0；對(duì)于干擾源，必須降低m和I1，雙絞線就是一個(gè)很好的事例。回路的面積，同時(shí)在另一根絞合芯線上產(chǎn)生相反的電動(dòng)勢。
7.以防電磁外泄的經(jīng)驗(yàn)公式：空隙尺寸
六，接地
1.一般單點(diǎn)接地小于300khz，多點(diǎn)接地大于混合，混合接地頻率范圍50khz?10mhz。另一種劃分方法是：
2.接地方法：大樹接地
信號(hào)電路屏蔽罩的地線（接地點(diǎn)在放大器輸出端子的地線等上）
3.對(duì)于射頻電路接地，要求接地線盡可能短或全然不進(jìn)行接地。好的接地線是扁平的銅編織線。當(dāng)接地線的尺寸是波長的奇數(shù)倍時(shí)λ/4時(shí)，阻抗將十分高，同時(shí)等效于λ/4天線，向外發(fā)射干擾信號(hào)。
4.一塊板上有多個(gè)數(shù)字地和模擬地，并且只容許一個(gè)公共位置。接地還包括使用電線作為電源返回線和搭接線等。
七，過濾
1.選擇EMI信號(hào)濾波器過濾掉電線上不需要的高頻干擾分量，并化解高頻電磁輻射并接收干擾。必須將其不錯(cuò)接地。子電路板安裝濾波器，通過濾波器，連接器從電路形式來看，有單電容型，單電感型，l型，π型.π型濾波器兼具不錯(cuò)的從通帶到阻帶的過渡性能，可以確保工作信號(hào)的質(zhì)量。
典型信號(hào)的頻帶：
2.選擇交直流電源濾波器可以抑制內(nèi)部和外部電源線上的傳導(dǎo)和輻射干擾，這不僅可以預(yù)防EMI進(jìn)入電網(wǎng)并損傷其他電路，還可以保障裝置本身。它不會(huì)衰減電源頻率。當(dāng)頻率為1mhz時(shí)，dm（差分模式）干擾占主導(dǎo)地位。
3.使用鐵氧體磁珠安裝在組件的引線上，以進(jìn)行高頻電路的去耦，濾波和抑制寄生振蕩。
4.盡可能將芯片的電源去耦（1-100nf），并對(duì)直流電源和穩(wěn)壓器的輸出進(jìn)行濾波，然后DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)入電路板（uF）
留意減小電容引線的電感并增加諧振頻率。四芯電容器甚至可以用在高頻應(yīng)用中，電容器的選擇是一個(gè)十分棘手的問題，也是單板EMC控制的一種方法。
8.其他
從傳輸線的阻抗匹配到組件的EMC控制，從生產(chǎn)過程到束線方法，從編碼技術(shù)到軟件抗干擾等，所有這些都屬于抑制干擾的過程。一臺(tái)機(jī)械的孕育和誕生其實(shí)是EMCengineering。關(guān)鍵的是工程師需要在設(shè)計(jì)中改善和加強(qiáng)EMC的意識(shí)。
