電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)知識PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)基礎(chǔ)要求

1、電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)知識PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)基礎(chǔ)要求T1/d1/trdtr 諧波幅度（電壓或電流）頻率（對數(shù)）-20dB/dec-40dB/decAV( or I) = 2A(d+tr)/Trf2PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)脈沖信號的頻譜:Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驅(qū)動電路ICCI驅(qū)動I充電I放電IgVgPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)地線和電源線上的噪聲:輸出ICCVCCIgVgPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)電源線、地線噪聲電壓波形:1324寄生電容PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)地線干擾:L = 0.002S(2.3lg ( 2S / W ) + 0.5 HWSL = ( L1L2 - M2 ) / ( L1 + L2

2、- 2M ) 若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MIIPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)線路板走線的電感 :PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)地線網(wǎng)格:電源線電感儲能電容這個環(huán)路盡量小PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)電源線噪聲的消除:盡量使電源線與地線靠近PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)電源解耦電容的正確布置:C = dI dt dVZf1/2 LC各參數(shù)含義：在時間dt內(nèi)，電源線上出現(xiàn)了瞬間電流dI，dI導(dǎo)致了電源線上出現(xiàn)電壓跌落dV。 PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)解耦電容的選擇:電源地鐵氧體注意鐵氧體安裝的位置接地線面細(xì)線粗線用鐵氧體增加電源端阻抗用細(xì)線增加電源端阻抗PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)增強(qiáng)解耦效果的方法:差模輻射共模輻射電流環(huán)桿

3、天線PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)線路板的兩種輻射機(jī)理:近場區(qū)內(nèi): H = IA / (4D3) A/m E = Z0IA / (2D2) V/m ZW = Z0（2D/） 遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi): H = IA / ( 2D) A/m E = Z0 IA / ( 2D) V/m ZW = Z0 = 377 AI隨頻率、距離增加而增加 Z0 f、DPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)電流環(huán)路產(chǎn)生的輻射:近場區(qū)內(nèi): H = I L / (4D2) A/m E = Z0I L / (8 2 D3) V/m ZW = Z0（/2D） 遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi): H = I L / (2 D) A/m E = Z0 I L / (2 D) V/mI L隨頻

4、率、距離增加而減小 Z0 f、DPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)導(dǎo)線的輻射:ZGZLVZC = ZG + ZL近場：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： E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）環(huán)路面積 = AIPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)實(shí)際電路的輻射:考慮地面反射時： E = 2.6 I A f 2 /D （ V/m）PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)常用的差模輻射預(yù)測公式:頻譜包絡(luò)線差模輻射頻率特性線脈沖的差模輻射包絡(luò)線 1/d 1/tr40dB/decff

5、f- 20dB/dec- 40dB/dec E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D） +40lg f 40dB/dec20dB/decPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)脈沖信號差模輻射的頻譜:僅代表了一個環(huán)路的輻射情況，若有N個環(huán)路輻射，乘以 N 。因此，可能時，分散時鐘頻率。PCB的電磁兼容設(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:E = 2.6 I A f 2 / D低通濾波器布線PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)如何減小差模輻射？ 1 10 100 1000 1 10 100 1000dBV/mdBV/m所有電路加電工作只有時鐘電路加電工作PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)

6、電路中的強(qiáng)輻射信號：LRIZ = R + jLL = / I APCB的電磁兼容設(shè)計(jì)電流回路的阻抗：PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)單層或雙層板如何減小環(huán)路的面積：68HC1174HC00AB連接A、BE時鐘PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)不良布線舉例：在線路板上沒有布線的地方全部鋪上地線是EMC設(shè)計(jì)嗎？PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)隨便設(shè)置的地線沒有用：信號1電源層地線層信號2低頻高頻DC0.5 1 10 100 1G110地線面的阻抗，m/ 平方地線面具有很小的地線阻抗PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)多層板能減小輻射：模擬地?cái)?shù)字地A/D變換器L75mm25mmL : 0 10cm VAB : 15 75mVABPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)地線

7、面上的縫隙的影響：關(guān)鍵線（時鐘、射頻等）產(chǎn)生較強(qiáng)輻射無地線電源層地線層20HPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)線路板邊緣的一些問題：地線一部分信號回流經(jīng)過ABCDABCD最好較好差較好，但端接困難扁平電纜這兩處都有地線PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)扁平電纜的使用：LI2HCPI3I1CPVCM機(jī)箱內(nèi)的所有信號都會通過電纜輻射！PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)外拖電纜的共模輻射：LCPICMRWRWL ZCM = RW + jL+RL+1/ jCPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)兩端設(shè)備都接地的情況：ICM近場區(qū)內(nèi): E = 1430I L / (f D3) V/m遠(yuǎn)場區(qū)內(nèi): I L f / D V/m考慮地面反射： I L f / D V/m

8、L /2或/4時： E = 120I / D V/m電纜長度：LPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)懸浮電纜：電流卡鉗頻譜分析儀VdBVICM被測電流 IV傳輸阻抗：ZT = V / I PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)共模電流的測量： E = 1.26 I L f / D 共模濾波共模扼流圈減小共模電壓使用盡量短的電纜共模濾波電纜屏蔽PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)怎樣減小共模輻射：+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)輻射平衡接口電路：PCBPCB共模回路改善量 = 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg(VCM / ZCM1) / (VCM / ZCM2)

9、=20 lg ( ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dBPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)增加共模回路的阻抗：干凈區(qū)域?yàn)V波電容電源線連接地線連接信號濾波器隔離變壓器/光耦隔離器橋壕溝時鐘電路、高速電路PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)I/O接口布線的一些要點(diǎn)：R負(fù)載R源電容合適電容過大 低速接口10 100kB/s 高速接口 2MB/s低速CMOS TTL上升時間 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 30pFPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)濾波器電容量的選擇：CMCMDMCMCMPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)用屏蔽電纜抑制共模輻射：CMCMDMV輻射環(huán)路VIZT = V / IPCB的電磁兼容設(shè)計(jì)屏蔽電纜的評估：102 103 104 105 106 107 108110100100010000傳輸阻抗（m /m）Hz鋁箔單層編織最佳單層編織雙層編織雙層編織 + 一層金屬雙層編織 + 雙層金屬實(shí)心銅PCB的電磁兼容設(shè)計(jì)不同屏蔽層的傳輸阻抗：CMPC