CB的电磁兼容设计.ppt
杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,第六章 PCB的电磁兼容设计,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,线路板上的电磁兼容问题,线路板的辐射外界电磁场对线路板的干扰地线和电源线噪声地线引起的公共阻抗耦合走线之间的串扰,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,走线是主要辐射源,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,时钟频率越高辐射越强,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线和电源线上的噪声,Q1,Q2,Q3,Q4,R4,R2,R3,R1,VCC,被驱动电路,ICC,I驱动,I充电,I放电,Ig,Vg,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,电源线、地线噪声电压波形,输出,ICC,VCC,Ig,Vg,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线干扰对电路的影响,1,3,2,4,寄生电容,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,线路板走线的电感,L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5 H,W,S,L=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2,M,I,I,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线网格,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,电源线噪声的消除,V=L(di/dt),储能电容,这个环路尽量小,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,电源解耦电容的正确布置,尽量使电源线与地线靠近,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,解耦电容的选择,C=,dI dt,dV,Z,f,1/2 LC,各参数含义：在时间dt内，电源线上出现了瞬间电流dI，dI导致了电源线上出现电压跌落dV。,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,增强解耦效果的方法,电源,地,铁氧体,注意铁氧体安装的位置,接地线面,细线,粗线,用铁氧体增加电源端阻抗,用细线增加电源端阻抗,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,有效滤波的例子,普通电容（1）,三端电容（0.1）,三端电容+铁氧体,注意位置！,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,多个电容改善解耦效果,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,选择合适的电容种类,插线电容 表贴电容,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,线路板的两种辐射机理,差模辐射,共模辐射,电流环,杆天线,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,实际电路的辐射,ZG,ZL,V,ZC=ZG+ZL,近场：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）远场：E=1.3 I A f 2/D（V/m）,环路面积=A,I,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,常用的差模辐射预测公式,考虑地面反射时：E=2.6 I A f 2/D（V/m）,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,脉冲信号差模辐射的频谱,频谱包络线,差模辐射频率特性线,脉冲的差模辐射包络线,1/d 1/tr,40dB/dec,f,f,f,-20dB/dec,-40dB/dec,E=2.6 I A f 2/D EdB=20lg（2.6 I A/D）+40lg f,40dB/dec,20dB/dec,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,不同逻辑电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积,仅代表了一个环路的辐射情况，若有N个环路辐射，乘以 N。因此，可能时，分散时钟频率。,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,减小差模辐射的方法,E=2.6 I A f 2/D,低通滤波器,布线,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,控制高频信号的回路,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,电路中的强辐射信号,1 10 100 1000,1 10 100 1000,dBV/m,dBV/m,所有电路加电工作,只有时钟电路加电工作,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,控制回路面积是布线的主要目的,L=20cm,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,减小面积降低辐射,L=10cm,L=5cm,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,单层或双层板如何减小环路的面积,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,不良布线举例一,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,不良布线举例二,68HC11,74HC00,A,B,连接A、B,E时钟,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,随便设置的地线没有用,在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC设计吗？,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线对辐射的影响,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线对辐射的影响,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,多层板能减小辐射,信号1,电源层,地线层,信号2,低频,高频,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线面上的缝隙的影响,模拟地,数字地,A/D变换器,L,75mm,25mm,L:0 10cm VAB:15 75mV,A,B,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,注意过孔的阻抗,1.5mm,PGA128-pin,C/4,PGA,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,六层板的设计,好,不好,好,不好,这种非典型布线具有最好的电磁兼容特性,注意方向,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,八层板的设计,较好,最好,差,很好,很好,电源很好,注意方向,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,十层板的设计,很好,很好,较好,注意方向,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,线路板边缘的一些问题,关键线（时钟、射频等）,产生较强辐射,无地线,电源层,地线层,20H,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,扁平电缆的使用,最好,较好,差,较好，但端接困难,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,避免面积较大的地线回路,地线,一部分信号回流经过ABCD,A,B,C,D,扁平电缆,这两处都有地线,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,注意隐蔽的辐射环路,电源/地线,信号线,电源/地线,信号线,电源,信号线+电源+地线,电源/地线,电源,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,直流线的辐射,线路板1,线路板2,线路板3,直流线也会产生射频辐射,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,外拖电缆的共模辐射,I2,CP,I3,I1,CP,尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大，仍然是主要的辐射因素,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,“无关”的电缆也辐射,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,无关电缆辐射机理,VCM,机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线也辐射,不接地线,接上地线,你喜欢电缆屏蔽层接地吗?,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,地线辐射产生的原因,地线噪声,电源线电感,信号回路,电源回路,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,共模电流估算（两端设备都接地的情况）,L,RW,线路板不接地：ZCM=RW+jL+RL+1/jC,CP,ICM,RW,L,RL,线路板接地：ZCM=RW+jL+RL,1H/m,V0,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,共模电流主要由寄生电容产生,V0/RL,线路板接地,线路板不接地,CP较大,CP较小,频率MHz,共模电流,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,悬浮电缆,ICM,近场区内:E=1430I L/(f D3)V/m远场区内:E=0.63 I L f/D V/m考虑地面反射：E=1.26 I L f/D V/mL/2或/4时：E=120I/D V/m,电缆长度：L,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,共模电流的测量,电流卡钳,频谱分析仪,VdBV,ICM,被测电流 I,V,传输阻抗：ZT=V/I,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,怎样减小共模辐射,E=1.26 I L f/D,共模滤波共模扼流圈减小共模电压,使用尽量短的电缆,共模滤波,电缆屏蔽,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,实验电路的辐射,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,改善地线减小共模电压,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,减小空间感应的共模电压,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,两个措施同时采取,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,滤波器滤除高频成份,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,滤波器电容量的选择,R负载,R源,电容合适,电容过大,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,平衡接口电路,+Vcc,-Vcc,+V,-V,Z0/2,Z0/2,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,增加共模回路的阻抗,PCB,PCB,共模回路,改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)=20 lg(ZCM2/ZCM1)=20 lg(1+ZL/ZCM1)dB,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,铁氧体磁环,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,I/O接口布线的一些要点,干净区域,滤波电容,电源线连接,地线连接,信号滤波器,隔离变压器/光耦隔离器,桥,壕沟,时钟电路、高速电路,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,时钟信号远离电缆接口,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,用屏蔽电缆抑制共模辐射,CM,CM,DM,CM,CM,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,屏蔽电缆的评估,CM,CM,DM,V,辐射环路,V,I,ZT=V/I,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,不同屏蔽层的传输阻抗,102 103 104 105 106 107 108,0.001,0.01,0.1,1,10,100,1000,10000,传输阻抗（m/m）,Hz,铝箔,单层编织,最佳单层编织,双层编织,双层编织+一层金属,双层编织+双层金属,实心铜,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,屏蔽层的错误接法,CM,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,电缆屏蔽层的正确端接,利用机械力将屏蔽层压紧,金属连接器护套,指形簧片,护套与屏蔽层端接,导电弹性衬垫,连接器上紧螺纹,航空连接器,D形连接器,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,D型连接器的屏蔽层搭接,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,圆形连接器屏蔽层搭接,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,接线端子上的屏蔽电缆,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,尽量减小小辨接法的危害,杨继深 2004年5月 电话：010-68386283,线路板上的局部屏蔽,利用一层铜箔做屏蔽盒面,屏蔽盒的接地间隔/20,所有穿出屏蔽盒的导线经过滤波,片状电容,
