電磁兼容設(shè)計(jì)在印制電路板中的應(yīng)用

1、 本文由jimmy3973貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 維普資訊 電 子工 程 師 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 在 印 制 電 路 板 中 的 應(yīng) 用 北 方 交 通 大學(xué) 電磁 兼 容 實(shí)驗(yàn) 室 （ 京 ） 北 柴 瑜 沙 斐 【 摘 要】 講 述 了印制 電路板 的 電磁 兼容設(shè) 計(jì) 。從 元 器件 的布置到 地 線 、 電源線 以爰 信 號 線 的設(shè)計(jì) ， 最后 又介 紹 了 多層板 設(shè)計(jì) 時(shí) 的一 些問題 。 關(guān)鍵詞 ： 電磁 兼 窖 ， 電磁 騷擾 ， 共模輻 射 ， 差模 干擾 【 ， ， 、 ： ： ， ， 言 電 磁 兼

2、 容 性 是 電 子 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 的 主 要 性 能 之 一 單、 雙層印制 電路板的電磁兼容設(shè)計(jì) 印制 板 上 的 電路 雖然 各 式各 樣 ， 就 布線 和設(shè) 但 計(jì) 而 言 總 是 有 些 共 同 的 原 則 應(yīng) 該 遵 循 。 在 印 制 板 布 線 時(shí) 通 常 先 確 定 元 器 件 在 板 上 的 位 置 ， 后 布 置 地 然 線 、 源 線 ， 安 排 高 速 信 號 線 ， 后 考 慮 低 速 信 號 電 再 最 線 ， 在 分 別 加 以討 論 。 現(xiàn) ， 電磁兼 容設(shè) 計(jì)是 宴現(xiàn)設(shè) 備或 系統(tǒng) 規(guī)定 的功 能 、 使 系統(tǒng) 教 能 得 以 充 分 發(fā) 揮 的 重

3、要 保 證 。 必 須 在 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 功 能 設(shè) 計(jì) 的 同 時(shí) ， 行 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 。 磁 兼 容 進(jìn) 電 設(shè) 計(jì) 的 要 求 是 使 電 子 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 滿 足 電 磁 兼 容 標(biāo) 準(zhǔn) 的 規(guī) 定 、 有 兩 方 面 的 能 力 ： 能 在 預(yù) 期 的 電 磁 環(huán) 具 （） 境 中正 常工 作 ， 性 能降 低 或 故 障 ； 不會 對 其 他 無 （） 系統(tǒng) 或 設(shè)備 的正 常工 作 產(chǎn) 生影 響 為其 電磁 環(huán)境 成 中 的 電磁 污 染 源 。 電磁兼 容設(shè) 計(jì)可 分 為 系統(tǒng) 內(nèi)和 系統(tǒng) 間兩部 分 ， 主 要 是 對 系 統(tǒng) 之 間 及 系統(tǒng) 內(nèi)部

4、的 電 磁 兼 容 性 進(jìn) 行 分 析 、 測 、 制 和 評 估 ， 現(xiàn) 電 磁 兼 容 和 最 佳 效 費(fèi) 比 預(yù) 控 實(shí) 系統(tǒng) 間電磁騷 擾控 制技 術(shù)包括 ： 有用 信號 的控 制、 對 對 人 為 騷 擾 的 控 制 、 自然 騷 擾 源 的 控 制 。 統(tǒng) 內(nèi) 電 對 系 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 包 括 ： 制 電 路 板 的設(shè) 計(jì) 、 源 器 件 的 選 印 有 用 、 及 電路 板 的 布 線 、 地 、 蔽 及 濾 波 。 文 主 要 以 接 屏 本 討 論 印 制 電 路 板 的 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 。 印 制 電路 板 是 構(gòu) 成 數(shù) 字 電 子 設(shè) 備 的 基 礎(chǔ) ，

5、證 印 制 電 路 板 的 電 磁 兼 保 容 性 是 整 個 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 關(guān) 鍵 ， 確 地 完 成 印 制 電 路 正 板 的 布 線 和 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 該 使 得 ； 板 上 的 各 部 分 電 路 相 （） 互 間 無 干 擾 ， 能 正 常 工 作 ； 印 制 板 對 外 的 傳 導(dǎo) 都 （） 發(fā)射 和 輻 射 發(fā)射 盡 可能 降低 ， 到 有 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 ； 達(dá) （ ） 部 傳 導(dǎo) 干 擾 和 輻 射 干 擾 對 印 制 板 上 的 電 路 基 外 本 無 影 響 。 主要 講 述 兩 大 問 題 ： 是 單 、 層 電 路 板 一 雙 的電磁兼 容設(shè) 計(jì) 是 多層電

6、路 板 的 電磁 兼 容設(shè) 計(jì) 。 二 元器 件布 置 （ ） 器件 布 置的首 要問題 是對 元器件 的分 組 。 元 元 器 件 可 以按 照 所 用 的 電 源 電 壓 不 同 來 分 組 ， 按 可 照數(shù) 字 電路和模 擬 電路分 組 ， 也可 按照 高速 低速 、 大 電 流 小 電 流 等 來 分 組 。這 里 建 議 首 先 以不 同 的 直 流 電源 電壓 來 分 組 。如 果 使 用 同 種 電壓 的 元 器 件 中仍 有 數(shù) 字 和 模 擬 元 件 之 分 ， 可 以 再 進(jìn) 行 分 組 。 電 源 則 按 電壓 、 字 及模 擬 電路分 組后可 進(jìn)一 步按 速度快慢 、

7、數(shù) 電 流 大 小 進(jìn) 行 分 組 。分 組 的 目的 是 為 了按 組 對 印 制 板 的 空 間進(jìn) 行 分 割 ， 同 組 的 元 器 件 放 在 一 起 ， 便 將 以 在 空 間上保證 各組 元件 不至產(chǎn) 生組 間 的相互干擾 。 （ ） 有 連 接 器 最 好 都 放 在 印 制 電路 板 的 一 翻 ， 所 盡 量 避 免 從 兩 側(cè) 引 出 電 纜 。這 樣 的 做 法 是 為 了 減 少 產(chǎn)生共 模輻射 干擾 的可 能性 因?yàn)樵诎?上有高 速數(shù) 字信 號時(shí) ， 如果 印制板 產(chǎn)生共 摸輻 射 ， 則電纜 是很好 的 共 模 輻 射 天 線 ， 子 天 線 會 比 單 板 天 線

8、 產(chǎn) 生 更 大 振 的共模 輻射 干擾 。 （ ） 高 速 數(shù) 字 集 成 芯 片 與 連 接 器 之 間 投 有 直 當(dāng) 接 的信 號 交換 時(shí) ， 高速 數(shù) 字集 成 芯 片應(yīng) 安捧 在 遠(yuǎn)離 連 接 器 處 。 圖 中 ， 驅(qū) 動 器 被 安 捧 得 離 連 接 （ ） 器 過 遠(yuǎn) ， 高 速 數(shù) 據(jù) 集 成 芯 片 被 安 排 得 離 連 接 器 太 而 近， 因此 高 速數(shù) 字信 號有 可 能通過 電場 耦合 或 磁場 收藕 日期 ： ? 維普資訊 染 瑜 ， 電黛 摹容設(shè) 計(jì) 在 印制 電蓐板 中的應(yīng) 用 等： 耦 合對 輸 入輸 出環(huán) 路 產(chǎn)生 差 模 干擾 通 過 電纜 向

9、并 外 輻 射 。如 果 高 速 數(shù) 字 集 成 芯 片放 在 兩 個 連 接 器 之 間 ， 圖 所 示 高 速 數(shù) 字 信 號 耦 合 到 電 纜 上 如 （） 則 去 的可 能性 更大 。 （ ） 入 輸 出 （ ） 動 器 應(yīng) 該 緊 靠 連 接 器 ， 輸 驅(qū) 信 號 從 連 接 器 引 入 后 應(yīng) 馬 上 進(jìn) 入 驅(qū) 動 器 ， 不 要 在 印鑭 板 上傳 輸 過 長 的距 離 ， 以免耦 臺 上 千擾 信 號 。 圖 是 圖 的 改 進(jìn) ， 中 驅(qū) 動 器 被 移 （） （） 圖 到 連 接 器 處 ， 速 數(shù) 字 集 成 芯 片 移 至 遠(yuǎn) 離連 接 器 處 。 高 （】 高速

10、 器件 靠近連接 器 一 佩 寧 中， 遺【 低 （ 高速器件在 兩個連接 器件之 間 ） ） 困 高速器件 靠近連接器 線 較粗 電感 量也不 能忽 略 ， 高頻電流通 過 時(shí)仍 有可 觀 的 電壓 降 ， 以 一 般 都 采 用 分 地 的方 法 。 些 雙 面 所 有 印 制 板 和 多 層 印 制 板 用 一 個 面 作 為 地 線 層 ， 軌 線 與 電 感 相 比 面 電 感 很 小 ， 這 種 情 況 下 是 否 需 要 分 地 在 要 根 據(jù) 情 況 決 定 ， 則 是 不 相 容 電路 的 電 流 回路 不 原 要 有 公 共 部 分 。 該 指 出 的 是 地 并 不 是

11、把 各 種 地 應(yīng) 分 完 全 隔 離 、 有 任 何 電 氣 連 接 ， 地 詹各 種 地 還 應(yīng) 該 沒 分 在適 當(dāng)位置連 接起 來 ， 持整個 地層 的 電連續(xù)性 。 保 （ ） 源 線 的 布 置 電 電 源 線 布 置 應(yīng) 與 地 線 結(jié) 合 起 來 考 慮 ， 便 構(gòu) 成 以 特 性 阻 抗 盡 可 能 小 的 供 電 線 路 。單 面 板 和 雙 面 板 的 供 電 線 路 是 由 印 制 板 的 軌 線 組 成 的 減 小 供 電 用 為 軌 線 對 的 特 性 阻 抗 ， 源 軌 線 和 地 軌 線 應(yīng) 該 盡 可 能 電 粗 且 相 互 靠 近 ， 電 環(huán) 路 面 積 應(yīng)

12、 該 減 小 到 最 低 程 并 供 度 ， 同 電 源 的 供 電 環(huán) 路 不 要 互 相 重 疊 。 如 圖 所 不 示 ， 面 板 的 電 源 供 電線 采 用 上 下 重 疊 的 布 置 方 法 ， 雙 各 個 集 成 芯 片 的 電 源 腳 和 地 線 腳 連 接 到 同 一 個 電源 軌 線 對 中 ， 集 成 芯 片 旁 邊 加 了 高 頻 去 耦 電容 ， 而 且 從 使 供 電 環(huán) 路 減 小 ， 且 各 集 成 芯 片 的 高 頻 電 流 環(huán) 路 并 不會 因相互 重疊而產(chǎn) 生磁 場耦 臺 。但 這 種布置 仍然 存 在 問 題 ， 果 使 用 不 同 電 源 供 電 軌

13、線 對 的 集 成 芯 如 片之 間有 信號 傳 輸 ， 則數(shù) 字 信 號 的 回流將 繞 較 大 的 圈子 趴而增 大信 號環(huán) 路的 面積 。 決的 方法 是采用 解 并 字 形 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 的 供 電 布 置 ， 加 了 條 垂 直 放 圖 置 的 小 型 電 源 母 線 條 ， 成 了 井 字 形 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 。 外 構(gòu) 此 圖 中各 電源 軌線 對 分別 引 到連 接 器端 子 上 ， 不是 而 在 板 上 先 匯 合 成 一 對 然 后 再 連 到 蓮 接 器 上 ， 樣 處 這 理 使 共 阻 抗 耦 合 進(jìn) 一 步 減 少 圖 高 速 器 件 與 驅(qū) 動 器 的 安 排

14、（ ） 元 器 件 安 排 時(shí) 應(yīng) 考 慮 盡 可 能 縮 短 高 速 信 在 號 線 的 長 度 ， 如 時(shí) 鐘 線 、 據(jù) 線 、 址 線 等 果 高 例 數(shù) 地 如 速 器 件 的 信 號 線 必 須 與 連 接 器 相 連 接 ， 應(yīng) 考 慮 把 則 高 速 器 件 放 在 連 接 器 處 ， 量 縮 短 走 線 后 在 稍 遠(yuǎn) 盡 然 處 安 排 中 速 器 件 ， 遠(yuǎn) 處 安 排 低 速 器 件 。 則 如 果 高 最 否 速 元 件 遠(yuǎn) 離 連 接 器 ， 高 速 信 號 將 穿 過 整 塊 印 制 板 則 才 能 到 達(dá) 連 接 器 將 可 能 對 沿 途 的 中 、 速 電

15、路 產(chǎn) 這 低 生 干 擾 。這 條 原 則 似 乎 與 第 （ ） 愿 則 相 矛 盾 ， 實(shí) 條 但 際 上 目的 只 有 一 個 ， 避 免 高 速 電 路 對 低 速 電 路 的 即 影 響， 是情 況 不 同 ， 取 的方 法不 同而 已 。 只 采 圖 集 成 片 與 供 電 軌 踐 對 連 接 方 法 地線和 電源 線 的布置 （） 置地 線 時(shí)首先 考慮“ 地 ” 布 分 分 地 即 根 據(jù) 不 同 的 電 源 電 壓 、 字 和 模 擬 、 速 數(shù) 高 和 低 速 、 電 流 和 小 電 流 （ 們 都 是 不 相 容 的 ） 分 大 它 來 別 設(shè) 置 地 線 目 的 是

16、為 了 防 止 共 地 線 阻 抗 耦 臺 干 其 圈 井 字 形 同 狀 供 電 結(jié) 構(gòu) 信 號 線的布 置 （） 不相 容 的信號 線應(yīng)相 互 隔離 這 樣 做 的 目的是避 免 相 互之 間 產(chǎn)生 耦 臺 干擾 。 高額 與低頻 、 電流 與小 電流、 大 數(shù)字 與模 擬信號 線是 不 相 容 的 ， 件 布 置 中 我 們 已 經(jīng) 考 慮 了 把 不 相 容 元 元 善 擾。 單面 印制板 和有 些兩 面板用 軌線 做地 線 即使 軌 維普資訊 電 子 工 程 師 件 放 在 印 制 板 上 不 同 的 位 置 ， 信 號 線 的 布 置 上 仍 在 應(yīng) 該注 意把 它們 隔離 ， 般

17、 可采取 下 面的措 施 ： 一 不 相 容 信 號 線 應(yīng) 相 互 遠(yuǎn) 離 ， 要 平 行 ， 布 在 不 不 分 同 層 上 的 信 號 線 走 向 應(yīng) 互 相 垂 直 ， 樣 可 以 減 少 線 這 間 的 電 場 和 磁 場 耦 合 干 擾 ； 速 信 號 線 特 別 是 時(shí) 鐘 高 線 要 盡 可 能 的 短 ， 要 時(shí) 可 在 高 速 信 號 線 兩 邊 加 隔 必 離 地 線 ， 離地 線 兩 端 應(yīng) 與 地 層 相 連 接 ； 號 線 的 布 隔 信 置 最 好 根 據(jù) 信 號 的 流 向 安 排 ， 個 電 路 的 輸 出 信 號 一 線 不 要 再 折 回輸 人 信 號 線

18、 區(qū) 域 ， 為 輸 人 線 與 輸 出 因 線通 常是不 相容 的 。 （ ） 量 減 小 信 號 環(huán) 路 的 面 積 盡 減 小 信 號 環(huán) 路 的 面 積 ， 為 了 減 小 環(huán) 路 的 差 模 是 電 流 輻 射 。 路 輻 射 與 電流 強(qiáng) 度 和 環(huán) 路 面 積 成 正 比 ， 環(huán) 在 電 流 強(qiáng) 度 確 定 的 情 況 下 ， 了減 小環(huán) 路 輻 射 ， 有 為 只 設(shè) 法 減 小 環(huán) 路 面 積 。 號 環(huán) 路 不 應(yīng) 重 疊 ， 對 于 高 速 信 這 度 、 電 流 的 信 號 環(huán) 路 尤 為 重 要 ， 際 上 減 小 面 積 比 大 實(shí) ? ， ） 半 （ ） ? 下

19、） （） 式 中 ， 是 數(shù) 字 脈 沖 寬 度 ， 是 數(shù) 字 脈 沖 的 上 升 時(shí) 間， 是 數(shù)字信 號的重 復(fù)周 期 。根據(jù)這個 結(jié) 果 ， 以 可 把 方 波 數(shù) 字 信 號 的 印 制 板 設(shè) 計(jì) 帶 寬 定 為 ，通 常 ， 要考慮 這個帶 寬的 十倍頻 。 縮 短信 號線 長度更 有效 。在 單層 和雙層 板 上信號 線 及 其 回流 線應(yīng) 緊貼 在一 起 布 置 ， 好 是 每條 信 號線 最 都 有 自己 的 回 流 線 ， 則 容 易 產(chǎn) 生 信 號 環(huán) 路 的 重 疊 。 否 前 面 已 經(jīng) 講 過 ， 單 面 板 和 雙 面 板 中 布 置 地 線 時(shí) 采 在 用 井

20、字 形 網(wǎng)狀 結(jié) 構(gòu) ， 多層 板 中信 號線 不 要 跨 越地 在 層 上 的 隔 縫 ， 目的 都 是 為 了 減 小 信 號 環(huán) 路 面 積 。 其 （ ） 慮 阻 抗 匹 配 問 題 考 當(dāng) 高 速 數(shù) 字 信 號 的 傳 輸 延 遲 時(shí) 間 時(shí) ， ， 為 信 號 的 脈 沖 上 升 時(shí) 間 ， 考 慮 阻 抗 匹 配 問 題 于 應(yīng) 對 一 的 數(shù) 字 信 號 ， 線 長 就 滿 足 上 述 條 件 軌 了 。 在 單 面 板 和 雙 面 板 上 的 軌 線 對 的 特 性 阻 抗 實(shí) 際 上很 難控 制 ， 因?yàn)閮蓷l 軌 線要 始終保 持 平行 ， 寬度不 變 ， 能 保 證 特

21、 性 阻 抗 不 變 。 果 雙 面 板 有 一 面 作 地 才 如 層， 或采用 多層 板 ， 軌線 與地 層的特 性 阻抗 對同一 則 層 上寬 度 和厚度 相 同的任 何 走 向 軌線 都 是 相 同 的。 般 為 這 樣 就 便 于 與 集 成 芯 片 的 輸 人 或 輸 出阻抗 相匹 配 。 （ ） 人 輸 出 軌 線 在 連 接 器 端 口 處 應(yīng) 加 高 頻 去 輸 耦 電 容 通常 信 號 的頻 率要 低 于 時(shí)鐘 頻 率 ， 以高 所 頻 去 耦 電 容 的 選 擇 應(yīng) 能 保 證 信 號 正 常 傳 輸 ， 而 濾 除 高 頻 時(shí) 鐘 頻 率 及 其 諧 波 。 該 高 頻

22、 去 耦 電 容 是 為 了抑 制 差 模 干 擾 ， 括 沿 線 進(jìn) 人 印 制 板 和 從 印 包 制 板 出 去 的 干 擾 ， 以 該 電 容 應(yīng) 接 在 線 的 信 號 所 一 線 與 地線之 間 。 多層印崩 電路板的 電磁兼容設(shè) 計(jì) 在 進(jìn) 行 多 層 印 制 板 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 先 要 考 慮 的 是 帶 首 寬 。 數(shù) 字 電 路 電磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 中要 考 慮 的 是 數(shù) 字 脈 沖 的 上 升 沿 和 下 降 沿 所 決 定 的 帶 寬 而 不 是 數(shù) 字 電 路 脈 多 層 電 路 板 的 電 磁 兼 容 分 析 可 以基 于 克 希 霍 夫 定律和 法拉第 電磁感

23、 應(yīng)定 律 。 根據(jù)克希 霍夫 定律 ， 任 何 時(shí)域信 號 由源到負(fù) 載 的傳輸 都必須有 一個 最低 阻 抗 的 路 徑 。 個 原 則 完 全 適 合 高 頻 輻 射 電流 的 情 況 ， 這 如果高頻 輻射 電流 不是經(jīng) 由設(shè) 計(jì) 中的 回路 到達(dá) 目的 的負(fù)載 ， 就一 定是通過 某 個客 觀存在 的 回路到達(dá) 的 ， 這一非 正 常 回路 中 的一些 器 件 就會 遭 受 電磁 騷 擾 。 在 數(shù) 字 電 路 設(shè) 計(jì) 中 ， 們 最 容 易 忽 略 的 是 存 在 于 器 人 件、 導(dǎo)線 印制 板和插 頭上 的寄 生電感 、 電容 和導(dǎo) 納。 多層板設(shè) 計(jì)要 決定選用 的多層 板的

24、層數(shù) 。多層板 的 層 間安排 隨著 電路而 變 ， 有 以下幾條共 同原則 ： 但 電 源 平 面 應(yīng) 緊 靠 接 地 平 面 ， 且 安 排 在 接 地 并 平 面 之 下 。這 樣 可 以利 用 兩 金 屬 平 板 間 的 電 容 做 電 源 的 平 滑 電 容 ， 時(shí) 接 地 平 面 還 對 電 源 平 面 上 分 布 同 的輻射 電流起 到屏蔽作 用 。 布 線 層 應(yīng) 安 排 與 整 塊 金 屬 平 面 相 鄰 。 這 樣 的 安 排 是 為 了產(chǎn) 生 通 量 對 消 作 用 。 把 數(shù) 字 電路 和模 擬 電路 分開 ， 條 件時(shí) 將 數(shù) 有 字 電 路 和 模 擬 電 路 安

25、排 在 不 同 層 內(nèi) ， 果 一 定 要 安 如 排 在 同一層 ， 采 用開 溝 、 接 地線 條 、 可 加 分割 等 方 法 補(bǔ) 救 。 擬 的 和 數(shù) 字 的地 、 源 都 要 分 開 ， 能 混 用 。 模 電 不 數(shù)字 信號有 很 寬的頻譜 ， 產(chǎn)生騷 擾的 主要來 源 。 是 在 中 間 層 的 印 制 線 條 形 成 平 面 波 導(dǎo) ， 表 面 在 層形 成微帶 線 ， 者傳輸 特性 不 同。 兩 時(shí) 鐘 電 路 和 高 頻 電 路 是 主 要 的 騷 擾 和 輻 射 源 ， 定 要 單 獨(dú) 安 排 離 敏 感 電 路 。 一 遠(yuǎn) 不 同 層 所 含 的 雜 散 電 流 和

26、高 頻 輻 射 電 流 不 同 ， 線時(shí) ， 能 同等對 待 。 布 不 多層 印制板設(shè) 計(jì) 中有兩個 基本 原則用 來確 定 印 制線 條間距 和邊距 ： ? 一 原 則 具 體 表 述 如 下 ： 有 的 具 有 一 定 所 電 壓 的 印 制 板 都 會 向 空 間 輻 射 電 磁 能 量 ， 減 小 這 為 個效應(yīng)， 印制 板 的物 理 尺寸 都 應(yīng)該 比最靠 近 的接 地 板 的 物 理 尺 寸 小 ， 中 是 兩 層 印 制 板 的 間 其 距 。 在 一 定 頻 率 下 ， 個 金 屬 板 的 邊 緣 場 會 產(chǎn) 生 輻 兩 射 。減 小 一 塊 金 屬 板 的 邊 界 尺 寸

27、使 其 比另 一 個 接 地 板 小 ， 射 將 減 小 。當(dāng) 尺 寸 小 至 時(shí) ， 射 強(qiáng) 度 開 輻 輻 始 下 降 ， 尺寸小 至 時(shí) ， 射 強(qiáng)度 下降 。 當(dāng) 輻 根 ? ? ? ? 沖的 重復(fù)頻 率 矩形周 期數(shù) 字脈 沖的傅 立 葉展 開有 下 面 的 形 式 據(jù) 一 原 則 ， 照 一 般 典 型 印 制 板 尺 寸 一 般 按 為 。 ? 原 則 當(dāng) 兩 條 印制 線 間 距 比較 小 時(shí) ， 線 兩 之 間會 發(fā)生 電磁 申擾 ， 申擾會使有 關(guān) 電路功艟失 常 。 ? 維普資訊 桀 暗 ， ： 等 電疊 兼容設(shè) 計(jì) 在 印制 電蓐板 中 的應(yīng) 用 為 避 免 發(fā) 生 這

28、 種 騷 擾 ， 保 持 任 何 線 條 間 距 不 小 于 應(yīng) 兩 倍 的印制線 條 寬 度。印制 線條 的寬度 取決 于線 條 阻抗 的要求 ， 寬會減 小布 線 的 密度 ， 加 成本 ； 太 增 太 窄會 影響傳 輸?shù)?終端 的信 號 的波形 和強(qiáng) 度。 地 線 的布置 首 先 ， 建 立 分 布 參 數(shù) 的概 念 ， 于 一 定 頻 率 要 高 時(shí)， 任何金 屬導(dǎo)線 都 要看成 是 由電阻 、 電感 構(gòu)成 的器 件。 所以接 地引 線 具有 一定阻抗 并且構(gòu) 成電氣 回路 ， 不 管 是 單 點(diǎn) 接 地 還 是 多 點(diǎn) 接 地 ， 必 須 構(gòu) 成 低 阻 抗 都 回路 進(jìn) 人 真 正

29、 的 地 或 機(jī) 架 。 長 的 典 型 印 制 線 大 約 會 表 現(xiàn) 的 電 感 ， 上 分 布 電 容 的 存 加 在 ， 會 在接地 板 和設(shè)備 機(jī)架 之間構(gòu) 成諧 振 電路 。 就 其 歡， 接地 電流流 經(jīng) 接地線 時(shí) ， 產(chǎn) 生傳 輸 線效 應(yīng)和 天 會 線效 應(yīng) 。 當(dāng)線 條 長 度 為 波 長 時(shí) ， 以 表 現(xiàn) 出 很 高 可 的 阻 抗 ， 地 線 實(shí) 際 上 是 開 路 的 ， 地 線 反 而 成 為 向 接 接 外 輻 射 的 天 線 。 后 ， 地 板 上 充 滿 高 頻 電 流 和 騷 擾 最 接 形 成 的 渦流 ， 此 ， 接 地 點(diǎn) 之 間構(gòu) 成許 多 回路

30、 ， 因 在 這 些 回 路 的 直 徑 （ 接 地 點(diǎn) 間距 ） 小 于 最 高 頻 率 波 長 或 應(yīng) 的 選擇 恰 當(dāng) 的器件 是 設(shè)計(jì) 成 功 的重 要 因素 ， 特 別 是 在 選 擇邏 輯 器 件 時(shí) ， 量 選 擇 上 升 時(shí) 間 比 盡 長 的 ， 不 要 選 比 電 路 要 求 時(shí) 序 快 的 邏 輯 器 件 。 決 遲， 當(dāng)延 遲達(dá)到 一定 數(shù)值 時(shí) ， 要進(jìn)行 阻抗 匹配 以免 就 發(fā) 生終端 發(fā)射 ， 時(shí)鐘 信 號抖動 或發(fā)生 過 沖。 使 阻抗 匹 配 方 法 有 串聯(lián) 電 阻 ， 并聯(lián) 電阻 、 雉 南 罔 絡(luò)、 網(wǎng) 熏 絡(luò)、 二極 管 陣列等 。 （ ） 制 線

31、條 上 接 人 較 多 容 性 負(fù) 載 的 影 響 印 接 在 印 制 板 線 條 上 的 容 性 負(fù) 載 對 線 條 的 渡 阻 抗 有 較 大 的 影 響 。 別 是 對 總 線 結(jié) 構(gòu) 的 電 路 ， 性 負(fù) 載 特 容 的影 響往往是 要考 慮 的關(guān)鍵 因素 。 描 述傳 輸線可 以采用 三 種方式 ： ）用 傳輸渡 阻抗 （ ） 和傳 輸 時(shí)延 （ 兩個 參數(shù) ） 描述 傳輸線 。 （） 一 （） 用傳 輸 渡阻抗 和 （ ） 與波 長有關(guān) 的） 歸一 化 長度 描 述傳輸線 。 用單 位 長 度 的電感 、 ） 電容 和 印毹 線 的物 理 長 度來 描 述傳輸線 。 在 印制板設(shè)

32、 計(jì) 中經(jīng) 常采用第 一種 方式 描述 由印 制線條構(gòu) 成 的傳輸 線 。 時(shí) ， 輸時(shí)延 的大 小決 定 了 此 傳 印制線條 是 否需要 采取 阻抗控 制的措旌 。 當(dāng)線 條上 有 很多 電容性 負(fù)載 時(shí) ， 線條 的傳 輸時(shí)延 將會 增大 ， 與 原 來 的 傳 輸 時(shí) 延 有 如 下 的 關(guān) 系 一 電源線 的 布置 對 于多層 板 ， 采用 電 源層一 地層 結(jié) 構(gòu) 供 電， 種 這 結(jié) 構(gòu) 的特 性 阻 抗 比軌 線 對 小 得 多 ， 以 做到 小 于 可 歐姆 。 這種結(jié) 構(gòu) 具有 一定 的電容 ， 必在 每個集 成芯 不 片旁 加高 頻 去 耦 電容 ， 即使 層 電容 容量

33、 不 皓需 要 外 一 加 去耦 電容 時(shí) 也不 一 定 要 加 在集 成芯 片 旁 邊 ， 以 可 加 在 印 制 板 的 任 何 地 方 。 集 成 芯 片 的 電 源 腳 和 地 腳 可 以通 過金 屬 化通 孔 直 接 與 電源 層 和 地層 連接 ， 所 以供 電 環(huán) 路 總 是 最 小 的 。 于 “ 流 總 是 走 阻 抗 最 小 由 電 途 徑 ” 則 ， 層 上 的 高 頻 回流 總 是 緊 貼 在 軌 線 下 面 原 地 走 ， 非 有 地 層 隔 縫 阻 擋 ， 此 信 號 環(huán) 路 也 總 是 最 小 除 因 ； （） 式中， 不考慮容性負(fù)載時(shí)的線條傳輸時(shí)延， 為 為 不

34、 考 慮 容 性 負(fù) 載 時(shí) 的 線 條 分 布 電 容 ， 為 無 匹 配 的最 大印 制線條 長度 。 結(jié) 束 語 從 以 上 論 述 可 以得 出 ： 器 件 要 分 組 放 置 ， 防 元 以 止 產(chǎn) 生 組 問 干 擾 ； 速 電 路 位 置 要 安 排 恰 當(dāng) ， 免 通 高 以 的 ?？梢?電 源層 一 層結(jié) 構(gòu) 與軌線 對 供 電相 比較 ， 地 具 有布 置 簡單靈 活 ， 電磁兼 容性好 等 優(yōu)點(diǎn) 。 時(shí)鐘 電路 的設(shè) 計(jì) 時(shí)鐘 電路 在數(shù) 字 電路 中 占有 重要地 位 同時(shí) 時(shí) 鐘 電 路 也 是 產(chǎn) 生 電 磁 輻 射 的 主 要 來 源 。 一 個 具 有 上 升

35、沿 的 時(shí) 鐘 信 號 輻 射 能 量 的 頻 譜 可 達(dá) 。因 此 ， 計(jì) 好 時(shí) 鐘 電 路 是 保 證 達(dá) 到 整 機(jī) 輻 設(shè) 射指標(biāo) 的關(guān)鍵 。時(shí)鐘 電路設(shè) 計(jì) 主要應(yīng) 注意 以下幾 個 方 面 的問題 。 過 電場 耦臺 或 磁場 耦 合干 擾 其 他 電路 據(jù)情 況 分 根 別設(shè) 置地線 ， 以防止 共地線 阻抗耦 合 干擾 電環(huán) 路 供 面 積應(yīng)該 堿 小 到最 低 程 度 ， 且不 同 電源 的 供電 環(huán)路 不 要重 疊 ， 以避免產(chǎn) 生磁場 耦合 不相 容 的信號線 要 相互 隔 離 ， 以免產(chǎn)生 耦合 干擾 ； 應(yīng)減 小信 號環(huán)路 面 還 積， 以降低環(huán) 路輻 射和共模 輻

36、 射 ； 當(dāng)傳輸延 遲達(dá) 到一 定 數(shù)值 時(shí) ， 進(jìn)行 阻抗 匹配 以免發(fā) 生終端反 射 ， 高 要 使 速信 號抖 動或 發(fā) 生過 沖。 考 文 獻(xiàn) （ ） 抗 控 制 阻 計(jì)算各 種 由印 制板 線條 構(gòu)成 的微 帶線 和擻 帶 渡 導(dǎo) 的渡阻抗 、 移常 數(shù)、 相 衰減 常數(shù)等 等。典 型結(jié) 構(gòu) 的 波 阻 抗 和 衰 減 常 數(shù) 可 從 設(shè) 計(jì) 手 冊 中查 到 。 而 特 殊 結(jié) 構(gòu) 的微 帶線 和微帶 波導(dǎo) 的參 數(shù)需要用 計(jì)算 電磁學(xué) 的 方 法 求 解 （ ） 輸 延 遲 和 阻 抗 匹 配 傳 由印制線 條 的相 移 常數(shù)計(jì) 算時(shí) 鐘脈 沖受 到 的延 抄 斐 電 一 體 化

37、 系 統(tǒng) 的 電 璉 兼 容 技 木 豪 ： 胃 電 力 機(jī) 北 中 出 版杜 白 同 云 等 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 京 ： 京 辟 電 大 學(xué) 出 版 杜 ， 電 北 北 陳偉 華 電磁 兼 窖實(shí) 用 手 冊 京 ； 械 工 業(yè) 出版 社 北 機(jī) ? 1本文由jimmy3973貢獻(xiàn) pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 維普資訊 電 子工 程 師 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 在 印 制 電 路 板 中 的 應(yīng) 用 北 方 交 通 大學(xué) 電磁 兼 容 實(shí)驗(yàn) 室 （ 京 ） 北 柴 瑜 沙 斐 【 摘 要】 講 述 了印制 電路板 的 電磁 兼容設(shè) 計(jì)

38、。從 元 器件 的布置到 地 線 、 電源線 以爰 信 號 線 的設(shè)計(jì) ， 最后 又介 紹 了 多層板 設(shè)計(jì) 時(shí) 的一 些問題 。 關(guān)鍵詞 ： 電磁 兼 窖 ， 電磁 騷擾 ， 共模輻 射 ， 差模 干擾 【 ， ， 、 ： ： ， ， 言 電 磁 兼 容 性 是 電 子 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 的 主 要 性 能 之 一 單、 雙層印制 電路板的電磁兼容設(shè)計(jì) 印制 板 上 的 電路 雖然 各 式各 樣 ， 就 布線 和設(shè) 但 計(jì) 而 言 總 是 有 些 共 同 的 原 則 應(yīng) 該 遵 循 。 在 印 制 板 布 線 時(shí) 通 常 先 確 定 元 器 件 在 板 上 的 位 置 ， 后 布 置 地

39、然 線 、 源 線 ， 安 排 高 速 信 號 線 ， 后 考 慮 低 速 信 號 電 再 最 線 ， 在 分 別 加 以討 論 。 現(xiàn) ， 電磁兼 容設(shè) 計(jì)是 宴現(xiàn)設(shè) 備或 系統(tǒng) 規(guī)定 的功 能 、 使 系統(tǒng) 教 能 得 以 充 分 發(fā) 揮 的 重 要 保 證 。 必 須 在 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 功 能 設(shè) 計(jì) 的 同 時(shí) ， 行 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 。 磁 兼 容 進(jìn) 電 設(shè) 計(jì) 的 要 求 是 使 電 子 設(shè) 備 或 系 統(tǒng) 滿 足 電 磁 兼 容 標(biāo) 準(zhǔn) 的 規(guī) 定 、 有 兩 方 面 的 能 力 ： 能 在 預(yù) 期 的 電 磁 環(huán) 具 （） 境 中正 常工 作 ， 性 能降 低

40、或 故 障 ； 不會 對 其 他 無 （） 系統(tǒng) 或 設(shè)備 的正 常工 作 產(chǎn) 生影 響 為其 電磁 環(huán)境 成 中 的 電磁 污 染 源 。 電磁兼 容設(shè) 計(jì)可 分 為 系統(tǒng) 內(nèi)和 系統(tǒng) 間兩部 分 ， 主 要 是 對 系 統(tǒng) 之 間 及 系統(tǒng) 內(nèi)部 的 電 磁 兼 容 性 進(jìn) 行 分 析 、 測 、 制 和 評 估 ， 現(xiàn) 電 磁 兼 容 和 最 佳 效 費(fèi) 比 預(yù) 控 實(shí) 系統(tǒng) 間電磁騷 擾控 制技 術(shù)包括 ： 有用 信號 的控 制、 對 對 人 為 騷 擾 的 控 制 、 自然 騷 擾 源 的 控 制 。 統(tǒng) 內(nèi) 電 對 系 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 包 括 ： 制 電 路 板 的設(shè) 計(jì) 、

41、源 器 件 的 選 印 有 用 、 及 電路 板 的 布 線 、 地 、 蔽 及 濾 波 。 文 主 要 以 接 屏 本 討 論 印 制 電 路 板 的 電 磁 兼 容 設(shè) 計(jì) 。 印 制 電路 板 是 構(gòu) 成 數(shù) 字 電 子 設(shè) 備 的 基 礎(chǔ) ， 證 印 制 電 路 板 的 電 磁 兼 保 容 性 是 整 個 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 關(guān) 鍵 ， 確 地 完 成 印 制 電 路 正 板 的 布 線 和 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 該 使 得 ； 板 上 的 各 部 分 電 路 相 （） 互 間 無 干 擾 ， 能 正 常 工 作 ； 印 制 板 對 外 的 傳 導(dǎo) 都 （） 發(fā)射 和 輻 射 發(fā)射 盡 可能 降

42、低 ， 到 有 關(guān) 標(biāo) 準(zhǔn) 要 求 ； 達(dá) （ ） 部 傳 導(dǎo) 干 擾 和 輻 射 干 擾 對 印 制 板 上 的 電 路 基 外 本 無 影 響 。 主要 講 述 兩 大 問 題 ： 是 單 、 層 電 路 板 一 雙 的電磁兼 容設(shè) 計(jì) 是 多層電路 板 的 電磁 兼 容設(shè) 計(jì) 。 二 元器 件布 置 （ ） 器件 布 置的首 要問題 是對 元器件 的分 組 。 元 元 器 件 可 以按 照 所 用 的 電 源 電 壓 不 同 來 分 組 ， 按 可 照數(shù) 字 電路和模 擬 電路分 組 ， 也可 按照 高速 低速 、 大 電 流 小 電 流 等 來 分 組 。這 里 建 議 首 先 以不

43、同 的 直 流 電源 電壓 來 分 組 。如 果 使 用 同 種 電壓 的 元 器 件 中仍 有 數(shù) 字 和 模 擬 元 件 之 分 ， 可 以 再 進(jìn) 行 分 組 。 電 源 則 按 電壓 、 字 及模 擬 電路分 組后可 進(jìn)一 步按 速度快慢 、 數(shù) 電 流 大 小 進(jìn) 行 分 組 。分 組 的 目的 是 為 了按 組 對 印 制 板 的 空 間進(jìn) 行 分 割 ， 同 組 的 元 器 件 放 在 一 起 ， 便 將 以 在 空 間上保證 各組 元件 不至產(chǎn) 生組 間 的相互干擾 。 （ ） 有 連 接 器 最 好 都 放 在 印 制 電路 板 的 一 翻 ， 所 盡 量 避 免 從 兩 側(cè)

44、 引 出 電 纜 。這 樣 的 做 法 是 為 了 減 少 產(chǎn)生共 模輻射 干擾 的可 能性 因?yàn)樵诎?上有高 速數(shù) 字信 號時(shí) ， 如果 印制板 產(chǎn)生共 摸輻 射 ， 則電纜 是很好 的 共 模 輻 射 天 線 ， 子 天 線 會 比 單 板 天 線 產(chǎn) 生 更 大 振 的共模 輻射 干擾 。 （ ） 高 速 數(shù) 字 集 成 芯 片 與 連 接 器 之 間 投 有 直 當(dāng) 接 的信 號 交換 時(shí) ， 高速 數(shù) 字集 成 芯 片應(yīng) 安捧 在 遠(yuǎn)離 連 接 器 處 。 圖 中 ， 驅(qū) 動 器 被 安 捧 得 離 連 接 （ ） 器 過 遠(yuǎn) ， 高 速 數(shù) 據(jù) 集 成 芯 片 被 安 排 得 離

45、連 接 器 太 而 近， 因此 高 速數(shù) 字信 號有 可 能通過 電場 耦合 或 磁場 收藕 日期 ： ? 維普資訊 染 瑜 ， 電黛 摹容設(shè) 計(jì) 在 印制 電蓐板 中的應(yīng) 用 等： 耦 合對 輸 入輸 出環(huán) 路 產(chǎn)生 差 模 干擾 通 過 電纜 向 并 外 輻 射 。如 果 高 速 數(shù) 字 集 成 芯 片放 在 兩 個 連 接 器 之 間 ， 圖 所 示 高 速 數(shù) 字 信 號 耦 合 到 電 纜 上 如 （） 則 去 的可 能性 更大 。 （ ） 入 輸 出 （ ） 動 器 應(yīng) 該 緊 靠 連 接 器 ， 輸 驅(qū) 信 號 從 連 接 器 引 入 后 應(yīng) 馬 上 進(jìn) 入 驅(qū) 動 器 ， 不

46、要 在 印鑭 板 上傳 輸 過 長 的距 離 ， 以免耦 臺 上 千擾 信 號 。 圖 是 圖 的 改 進(jìn) ， 中 驅(qū) 動 器 被 移 （） （） 圖 到 連 接 器 處 ， 速 數(shù) 字 集 成 芯 片 移 至 遠(yuǎn) 離連 接 器 處 。 高 （】 高速 器件 靠近連接 器 一 佩 寧 中， 遺【 低 （ 高速器件在 兩個連接 器件之 間 ） ） 困 高速器件 靠近連接器 線 較粗 電感 量也不 能忽 略 ， 高頻電流通 過 時(shí)仍 有可 觀 的 電壓 降 ， 以 一 般 都 采 用 分 地 的方 法 。 些 雙 面 所 有 印 制 板 和 多 層 印 制 板 用 一 個 面 作 為 地 線 層

47、， 軌 線 與 電 感 相 比 面 電 感 很 小 ， 這 種 情 況 下 是 否 需 要 分 地 在 要 根 據(jù) 情 況 決 定 ， 則 是 不 相 容 電路 的 電 流 回路 不 原 要 有 公 共 部 分 。 該 指 出 的 是 地 并 不 是 把 各 種 地 應(yīng) 分 完 全 隔 離 、 有 任 何 電 氣 連 接 ， 地 詹各 種 地 還 應(yīng) 該 沒 分 在適 當(dāng)位置連 接起 來 ， 持整個 地層 的 電連續(xù)性 。 保 （ ） 源 線 的 布 置 電 電 源 線 布 置 應(yīng) 與 地 線 結(jié) 合 起 來 考 慮 ， 便 構(gòu) 成 以 特 性 阻 抗 盡 可 能 小 的 供 電 線 路 。單

48、 面 板 和 雙 面 板 的 供 電 線 路 是 由 印 制 板 的 軌 線 組 成 的 減 小 供 電 用 為 軌 線 對 的 特 性 阻 抗 ， 源 軌 線 和 地 軌 線 應(yīng) 該 盡 可 能 電 粗 且 相 互 靠 近 ， 電 環(huán) 路 面 積 應(yīng) 該 減 小 到 最 低 程 并 供 度 ， 同 電 源 的 供 電 環(huán) 路 不 要 互 相 重 疊 。 如 圖 所 不 示 ， 面 板 的 電 源 供 電線 采 用 上 下 重 疊 的 布 置 方 法 ， 雙 各 個 集 成 芯 片 的 電 源 腳 和 地 線 腳 連 接 到 同 一 個 電源 軌 線 對 中 ， 集 成 芯 片 旁 邊 加 了 高 頻 去 耦 電容 ， 而 且 從 使 供 電 環(huán) 路 減 小 ， 且 各 集 成 芯 片 的 高 頻 電 流 環(huán) 路 并 不會 因相互 重疊而產(chǎn) 生磁 場耦 臺 。