电磁兼容的设计方法介绍.doc

电磁兼容的设计方法介绍(3—5) 七﹑阻抗的大小????? 在前次的共模和异模讨论中有提到﹐共模Vcm电压的产生﹐是和共模电流及接地阻抗的大小有关﹐也就是?????????? VCM = ICM X RG一般来说Icm的电流往往不是我们所能控制﹐但是RG却是可以透过接地和屏蔽的方式来降低﹐因为能适当的降低RG﹐则相对的VCM就会降低﹐而噪声的辐射自然就跟着减小﹐至于要使得ICM 降低﹐通常要处理到时脉频率(Clock)以及IC组件上的电压﹐这样往往会明显影响到产品的功能和稳定性﹐除非不得已一般是不考虑如此的做法。??????? 从阻抗的观点来看﹐首先就是要讨论到电路板上的阻抗﹐就是一般典型的layout走线﹐每英寸（Inch)约有20nH的电感存在﹐也就是2.45公分长的走线﹐其线上所存在的电感将近有20nH。??????? 线上的阻抗跟对策有很大的关系﹐很多问题就在这个地方﹐通常要注意的有两个问题﹐第一个就是电感﹐第二个就是频率。??????? 从电感上来说﹐当走线愈长则相对上的电感也就会愈高﹐这就是一般在Layout时常常会提到的一个观念﹐Clock的走线要尽量短不可走的太长﹐不过实际的layout上也不一定是如此。?????? 另外一个重点就是从频率的角度来看﹐假设信号是跑1MHz时﹐线上的阻抗为1Ω ﹐那幺当信号变成100MHz时﹐则线上的阻抗便不会是1 Ω ﹐可能变成100 Ω ﹐而当信号变成1GHz时﹐那这时的阻抗可能达到1000 Ω 。?????? 这个1K Ω的阻抗﹐会使得原先相对于1MHz的VCM﹐增加了1000倍的电压强度﹐也就是同样的电路layout﹐但是跑不同的信号频率时﹐整个噪声的能量是不同。? ?????? 这也就是为什幺从一般的电路设计圈﹐往往根本无法看出EMI的问题﹐因为电路图上所考虑的都是Clock信号的处理﹐并不是针对高频谐波的噪声所规划﹐因此很难从产品设计的 电路图要找出EMI的问题﹐如果信号是跑1MHz﹐从电路图上可以逐步的确认其信号的流向以及特性﹐但是相对于1000MHz的谐波噪声﹐则根本完全无法从电路图中分析得来﹐因为它的路径和方向﹐并不是照着电路图的信号径流程来走。???? 另外一个最常被忽略的阻抗问题﹐就是接触压力的问题﹐很多金属产品在机壳接缝和密合的地方﹐看起来虽然皆有导通﹐事实上对高频的噪声来说﹐可能还是没有完全导通﹐也就是它所存在的阻抗很大。?????? 很多人会习惯用电表﹐去量两个接触是否有导通﹐事实上电表的导通只是针对直流电去测量﹐这和实际上跑的100MHz或是1GHz噪声是不同的﹐接触压力的阻抗﹐会随着两金属面之间压力的增加而降低﹐一般来说﹐用销螺丝上锁来固定两金属面接触的方法﹐这时的压力阻抗是最小。??????? 而常常被用来做为加强接地及屏蔽效果的铜箔或铝箔﹐在使用上也必须要注意﹐正确的铜箔贴完后﹐要用力的把它压平（铜箔压平时﹐千万别直接用手去压﹐容易割伤）﹐因为铜箔的胶虽然是导电胶﹐但是没有把铜箔压到很平﹐对高频的阻抗会有很大的差别﹐有时在噪声的抑制的效果甚至会差到10dB以上。??? 图十二即为一个图标的说明﹐在两个金属面之间所存在的压力阻抗﹐左图为两金属面并没有很强的密合压力﹐这时虽然低频都有导通﹐可是对高频的信号来说﹐只有部分的导通﹐而在右图因为两金属面间能有密合的压力存在﹐所以高低频的导通效果都很好。?????? 阻抗低除了相对所产生的共模电压降低外﹐对于一些高频噪声导流到大的接地面上﹐也是有很大的帮助﹐在许多高噪声的组件上﹐一般的处理除了隔离的方式外都是用疏导的方法﹐如果隔离无法达到降低噪声的效果﹐则可以使用疏导的方式﹐让组件上的噪声能快速的流到大的接地面上﹐这时如果彼此连接的阻抗很高﹐则这些组件上的噪声就不容易快速的流到接地面。八﹑典型电路应用的说明??????? 在讨论了许多共模﹑异模和阻抗的问题﹐这里我们针对一个典型的电路来做一个说明。??????? 事实上常常处理EMI修改的工程人员﹐都了解一件事情﹐就是实务上的对策方法和一般书本文章介绍的方法﹐都有很大的一段距离﹐这是因为通常在研究讨论时﹐为了方便起见﹐一开始就会省略了许多的参考因素﹐但是实际上的电子产品不可能是如此的。?????? 在此我们以图十三的一个典型的电路来说明﹐在图中有两个反向器分别处理不同的信号﹐反向器1是当作一个时脉的缓衡器（clock buffer）﹐而反向器2则是在I/O电缆上驱动一个输出信号﹐在电路板上的电源供应的铜线﹐其每英寸约有20nH﹐对100MHz频率而言﹐走线的阻抗每英寸约在10到20之间。??????? 由于这两个反向器都是使用相同的Vcc及Ground回路﹐所以即使在输出的反向器2﹐其本身所驱动的是一个