電磁兼容期末考試復(fù)習(xí).doc

電磁兼容考試參考1. 電磁兼容（EMC）指的是一個產(chǎn)品和其他產(chǎn)品共存于特定的電磁環(huán)境中，而不會引起其他產(chǎn)品或者自身性能下降或損壞的能力。電磁兼容主要包括兩個方面的內(nèi)容：一是發(fā)射性；二是抗擾性，即電磁騷擾性和電磁敏感性。2. 電磁兼容三要素：（1）存在一定的噪聲源 （2）存在著易受干擾的敏感設(shè)備（器件） （3）存在著干擾傳播路徑3. PCB板布局要遵守的原則:（1）按照電路信號的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。（2）以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各器件之間的引線和連接。（3）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件在同一方向排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易、易于批量生產(chǎn)。（4）盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。（5）對于信號線，特別是高頻、接口信號線，一定要防止信號線之間的耦合問題，在PCB設(shè)計初期就要考慮到它們之間的走線。（6）某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高壓電的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。（7）重量超過14g的元器件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。（8）對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。4. PCB分層要考慮的因素：（1）信號層，特別是高速信號層一定要緊靠平面層，最好是緊靠地平面層。（2）阻抗要求不嚴(yán)格的信號線可走微帶線，重要信號線一定要走帶狀線，并且對于時鐘、復(fù)位、敏感信號線，最好用兩個地平面包圍起來。（3）主電源平面（板上功率最大的那種電源）一定要緊靠地平面，并且在地平面以下。5. PCB布線原則：（1）輸入輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰長距離的平行（差分線除外），如果受密度的限制。則一定按3W要求做。（2）印制傳輸線拐彎處一般走圓弧形或135角，而直角或小角度的夾角在高頻電路中會影響電氣性能。（3）布線時盡量避免使用大面積銅箔，如果有些期間下面必須鋪銅箔，最好用柵格狀，并且要用許多過孔連到地平面上。（4）印制板傳輸線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強度以及流過它們的電流值來決定，但要考慮阻抗控制和生產(chǎn)加工能力。（5）高密度器件、小距離器件的布線，必須采用寬度和空間極小的布線方式，最好通過球下面的孔將信號線從下層引出，才能保證較高的成品率。6. 電容選擇的要點：ESR、ESL、絕緣電阻、電介質(zhì)吸收、額定電壓和浪涌電壓能力、工作頻率等參數(shù)。7. 儲能電容一般安放位置的要求：（1）PCB板的電源端；（2）子卡、外設(shè)設(shè)備和子電路I/O接口電源終端連接處；（3）功率損耗電路和元器件的附近；（4）輸入電壓連接器的最遠(yuǎn)位置；（5）遠(yuǎn)離直流電壓輸入連接器的高密度元件位置；（6）時鐘產(chǎn)生電路和脈動敏感器件附近。8. 消除反射的端接方案：（1）降低系統(tǒng)頻率以便在另一個信號加到傳輸線上之前傳輸線的反射達(dá)到穩(wěn)態(tài)；（2）縮短PCB走線以便反射在短時間達(dá)到穩(wěn)態(tài)；（3）阻抗匹配消除反射。9. 源端阻抗匹配：源匹配端端接提供一種電路結(jié)構(gòu)，使驅(qū)動器的輸出阻抗和電阻走線的阻抗匹配，反射系數(shù)為0.這種端接要求緩沖器阻抗與串聯(lián)阻抗的和等于線的特征阻抗。10. 終端匹配法：1） 串聯(lián)匹配一般只在源端使用優(yōu)點：串聯(lián)電阻端接匹配可提供較慢的上升時間，并且存在更小的剩余反射及產(chǎn)生更小的EMI，這種端接方式有利于減小地電位波動，降低過沖，從而可增強信號傳輸質(zhì)量（信號完整性）缺點：如果器件置于源及負(fù)載間的某處，則會由于不適合的電壓參考電平，出線波形失真，并伴有可能存在于信號傳輸路徑的中間段的反射。2） 并聯(lián)匹配優(yōu)點：并聯(lián)電阻端接匹配可用于分布負(fù)載，并且能夠全吸收傳輸波以消除反射。當(dāng)分布負(fù)載用于走線路徑的終端時，并聯(lián)端接匹配對總線非常合適。缺點：并聯(lián)電阻端接匹配最大的缺點就是額外增加電路的功耗，并且會降低噪聲容限。3） 戴維南匹配優(yōu)點：使用這種端接方法可完全吸收發(fā)送的波而消除反射，并且尤其適用于總線使用。缺點：使用這種端接方法的不足之處是會增加系統(tǒng)的功率消耗，降低噪聲容限。4） RC網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點：RC端接匹配方法可在分布負(fù)載及總線布線中使用，因為它全吸收發(fā)送波，可以消除反射，并且具有很低的直流功率損耗。缺點：RC網(wǎng)絡(luò)端接的不足之處就是它將使非常高速的信號速率降低，另外，RC電路的時間常數(shù)會導(dǎo)致電路中存在反射。所以，對于高頻、快速上升沿的信號應(yīng)多加考慮。5） 二極管匹配優(yōu)點：限制走線過程的過沖缺點：在二極管瞬間導(dǎo)通時，產(chǎn)生大電流反射，它伴隨著這種端接網(wǎng)絡(luò)而出現(xiàn)，當(dāng)二極管箝住一個大的脈沖電流時，這種電流可能傳播到地平面，因而增加EMI。11. 串?dāng)_的產(chǎn)生有哪些？互感與互容；互感通過電磁場效應(yīng)將電流從驅(qū)動線路感應(yīng)到附近的“受害”線路上?；ト菘梢院唵蔚枚x為兩個電極通過電場的耦合。串?dāng)_的產(chǎn)生：即能量從一條線耦合到另一條線上。當(dāng)導(dǎo)線中通過交變電流時就會產(chǎn)生磁場，當(dāng)不同導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁場發(fā)生互相作用是就會產(chǎn)生串?dāng)_。12. 串?dāng)_的影響有哪些？當(dāng)一個數(shù)字脈沖信號沿著信號線傳輸時、上升沿與下降沿就會在鄰近線上產(chǎn)生連續(xù)的噪聲。遠(yuǎn)端噪聲與驅(qū)動線路上的信號邊沿同時向遠(yuǎn)端傳輸而近端噪聲則在信號邊沿產(chǎn)生并向近端傳輸。13. 怎么串?dāng)_最小化？（1）布線條件允許的情況下，盡量拉大傳輸線間的距離；或者應(yīng)該盡可能地減少相鄰傳輸線間的平行距離（累積的平行距離），最好在不同層間走線。（2）在獲得相同目標(biāo)特征阻抗的情況下，應(yīng)該使布線層與參考平面（電源平面或地平面）間的介質(zhì)層盡可能薄，這樣就加大了傳輸線與參考平面的耦合度，減少相鄰傳輸線間的耦合。（3）對系統(tǒng)中關(guān)鍵傳輸線，可以改用差分線傳輸，以減少其他傳輸線對它的串?dāng)_；也可以將關(guān)鍵信號線夾在兩個地平面層內(nèi)。（4）相鄰兩層的信號層（中間沒有平面層隔離）走線方向應(yīng)該垂直，盡量不要平行走線以減少層間的串?dāng)_。（5）在保證信號時序的情況下，盡可能選擇轉(zhuǎn)換速度低的元器件，這樣電場與磁場的變化速率慢一點，從而可降低串?dāng)_；（6）盡量少在表層走線，因為表層線的電場耦合比中間層的要強（表層線只有一個參考平面）14. 3W原則可描述為：二平行走線間距離間隔必須不小于單一走線寬度的3倍；另外一種描述為：二平行走線之間的邊緣距離間隔必須不小于單一走線寬度的2倍。15. PCB設(shè)計不當(dāng)導(dǎo)致時鐘問題有哪些？影響時序；使時鐘偏移；振鈴；非線性邊沿；上沖/下沖；時鐘源的電源濾波;時鐘驅(qū)動電路會產(chǎn)生EMI問題16. 布局要考慮哪些？時鐘晶體和相關(guān)電路應(yīng)布置在PCB的中央位置并且要有良好的地層，而不是靠近I/O接口處，如果時鐘信號需要通過帶狀電纜聯(lián)到子卡或其他外部設(shè)備，需要在內(nèi)部接口部位進(jìn)行端接處理，這是推薦為點對點業(yè)務(wù)所必須進(jìn)行的，另外時鐘端接對抑制射頻發(fā)射很有效果，對提供時鐘源的晶體要求只能安裝在主PCB上，不能將時鐘做成子卡，使用插座進(jìn)行時鐘信號的傳輸。17. 集中式供電優(yōu)缺點？優(yōu)點：價格便宜缺點：（1）可靠性能差，一旦電壓變換器出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)就會癱瘓。（2）適應(yīng)性差，系統(tǒng)重構(gòu)周期長，成本高。電源的設(shè)計往往針對特殊的系統(tǒng)，一旦系統(tǒng)進(jìn)行升級，系統(tǒng)負(fù)載發(fā)生變化，則系統(tǒng)電源必須重新進(jìn)行設(shè)計。（3）系統(tǒng)的效率低，由于集中供電，整個系統(tǒng)的供電電流造成直流傳送線上的壓降很大，對低壓輸出尤其嚴(yán)重。18. 分布式供電的優(yōu)缺點？優(yōu)點：（1）可靠性高。由于各部分電源比較獨立，采用冗余設(shè)計的備用電池比較容易，局部功率小，散熱條件好。（2）適應(yīng)性強，系統(tǒng)重構(gòu)成本低。由于各部分功能獨立，同一封裝的模塊可以有多個功率等級，系統(tǒng)設(shè)計更改不用更改電源設(shè)計。（3）系統(tǒng)效率高，電壓穩(wěn)定性好。減少了低壓大電流傳輸，線路損耗低。負(fù)載于電源距離近，減少了線路阻抗和干擾對供電系統(tǒng)的影響，輸出電壓穩(wěn)定性好。（4）電磁兼容、安全性可以方便實現(xiàn)，并可易于分時啟動等。（5）全壽命周期費用低。雖然材料成本高，電源系統(tǒng)初期的費用高，當(dāng)從全壽命周期費用看來，分布式供電還是要便宜。這主要因為分布式供電每一級模塊都是一個完整的變換模塊，相比于集中式供電，維護(hù)、擴容費用較低。 缺點：材料成本高，電源系統(tǒng)初期的費用高19. 電源保護(hù)中有幾種保護(hù)才能保證單板正常工作？過流保護(hù)、欠壓告警、緩啟動設(shè)計、過壓保護(hù)才能單板正常工作。20. 接地的分類境況（1） 出于設(shè)備工作需要接地系統(tǒng)地、工作地、模擬地、數(shù)字地、功率地、系統(tǒng)基準(zhǔn)地（2） 出于設(shè)備安全的需要安全地、保護(hù)地、設(shè)備防雷地、交流保護(hù)地、機殼地（3） 出于電磁兼容的需要屏蔽接地、濾波接地、噪聲和干擾抑制、靜電接地21. 接地的方法？（1）浮地方式: ：設(shè)備內(nèi)部工作地與外部工作地隔離絕緣，系統(tǒng)的任何地線不通過任何形式最終接到大地上。（2）單點接地：系統(tǒng)或設(shè)備上僅有一點接地，有時也稱為呈現(xiàn)形接地。（3）多點接地：在高頻電路中必須使用多點接地，并且要求每根接地線的長度小于信號波長的1/20，各線路貨部件分別采用最短的接地線并且多出進(jìn)行接地。（4）混合接地22. PCB的接地設(shè)計原則有哪些？ 1、需要設(shè)置多少種地 2、各種地在哪里分開貨合一 3、各種地通過什么器件連接23. 多層電路板地線分布設(shè)計準(zhǔn)則（1）4層板地線布局設(shè)計準(zhǔn)則 信號、地、電源、信號（2）6層板 信號、地層、信號、電源、地層、信號（3）8層板 信號、地層、信號、地層、電源、信號、地層、信號 （4）10層板以上 信號、地層、信號、信號、地層、電源、信號、信號、地層、信號24. 20H原則因磁場效應(yīng)導(dǎo)致射頻電流存在于電源和地平面的邊緣處，一般被人們稱之為邊緣效應(yīng)，特別是在高頻系統(tǒng)上此種現(xiàn)象非常明顯，當(dāng)使用高速系統(tǒng)或高速時鐘時，電源平面可能向空間和附近的電路耦合射頻電流，為了減少這種耦合效應(yīng)，要求所有電源平面物理上都比其相鄰的地平面小20H，以減少耦合效應(yīng)。25. 靜電放電對元器件的危害有哪些?（1） 直接故障1、PCB上集成電路經(jīng)受靜電放電時，放電賄賂的電阻通常都很小，無法限制放電電流。2、靜電放電還會引起IC器件的閂（shuan）鎖，特別是CMOS器件的閂鎖。不用背閂鎖效應(yīng)是由NMOS的有源區(qū)、P襯底、N阱、PMOS的有源區(qū)構(gòu)成的n-p-n-p結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，當(dāng)其中一個三極管正偏時，就會構(gòu)成正反饋形成閂鎖3、導(dǎo)致芯片驅(qū)動電源產(chǎn)生反向驅(qū)動。（2）潛在故障 對某些集成電路，雖然PN結(jié)收到靜電放電的損傷，但電路參數(shù)的退化并不明顯， 只給電路留下了隱患，使該電路在以后的加電工作中，參數(shù)退化逐漸加重。26. 連接器在選擇、設(shè)計時為避免EMI問題產(chǎn)生時應(yīng)遵守的設(shè)計規(guī)則。（1）在信號連接器中使用更多的接地端，使每一根信號線都和接地端相鄰，以降低連接器中的有效輻射環(huán)路面積。接地端的增加，同時也降低了連接器的自感，就會使其回路的電流減少。（2）同一塊板如果需要設(shè)備很多連接器，最好將相同走線性質(zhì)的連接器緊挨在一起，以破壞或去除存在大面積的回流路徑的可能。（3）單板設(shè)置連接器的邊沿（如果不是人手容易碰到，會產(chǎn)生靜電累積的區(qū)域）最好多設(shè)置信號地層，用以提供一個阻抗非常低的回流路徑。（4）如果系統(tǒng)可能的話，盡可能使用上升時間慢的驅(qū)動門，因為EMI輻射值和上升時間成反比。27. 背板設(shè)計主要考慮的問題？ 每塊背板在系統(tǒng)中能夠靈活使用和配置，能夠降低工程開局時的安裝難度，能夠降低設(shè)備維護(hù)、電纜安裝的難度，更要能夠防止由于不當(dāng)操作引起的意外、安全事故。根據(jù)功能需求，有些背板必須能夠支持對各種功能單板防插錯的要求，