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实践电磁兼容 － 第五章 PCB的电磁兼容设计 第五章 PCB的电磁兼容设计 脉冲信号的频谱 地线和电源线上的噪声 电源线、地线噪声电压波形 地线干扰 线路板走线的电感 地线网格 电源线噪声的消除 电源解耦电容的正确布置 解耦电容的选择 增强解耦效果的方法 线路板的两种辐射机理 电流环路产生的辐射 导线的辐射 实际电路的辐射 常用的差模辐射预测公式 脉冲信号差模辐射的频谱 不同逻辑电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积 如何减小差模辐射？ 电路中的强辐射信号 电流回路的阻抗 单层或双层板如何减小环路的面积 不良布线举例 随便设置的地线没有用 多层板能减小辐射 地线面上的缝隙的影响 线路板边缘的一些问题 扁平电缆的使用 外拖电缆的共模辐射 两端设备都接地的情况 悬浮电缆 共模电流的测量 怎样减小共模辐射 平衡接口电路 增加共模回路的阻抗 I/O接口布线的一些要点 滤波器电容量的选择 用屏蔽电缆抑制共模辐射 屏蔽电缆的评估 不同屏蔽层的传输阻抗 屏蔽层的错误接法 电缆屏蔽层的正确端接 线路板上的局部屏蔽 对差模辐射，用电流环路模型用来进行分析，公式中各量的定义： I = 环路电流（A），A = 环路面积（m2），D = 观测点到环路的距离（m）， Z0 = 自由空间的阻抗（377?） ， ? = 电流频率所对应的波长（m） 从公式得出以下结论： 1 近场区内：磁场的辐射强度与频率无关，这个公式对直流也是适用的。磁场的强度随距离的三次方衰减。因此利用增加距离来减小磁场强度是十分有效的方法。 2 近场区内：电场的辐射强度随频率呈线性增长，随距离的平方衰减。结合磁场的情况，可以理解磁场辐射源产生的电场波的波阻抗的变化，由于磁场随距离衰减快，电场衰减慢，因此随着距离的增加，波阻抗减小。 3 近场区内：场强随距离衰减很快。 4 远场区内：电场和磁场随距离衰减的速率是一样的，都是与距离呈反比例衰减。 5 远场区电场与磁场的比值（波阻抗）：是定值，为377?。 6 远场区内：电场和磁场强度随频率的平方增加，因此，电子设备会辐射出频率比想象高得多的电磁波。因为，较小的高频电流就能产生很强的辐射。 由于大多数电磁兼容标准中仅对电场辐射强度提出了限制，并且，由于大多数标准的测量条件都属于远场区，因此远场区电场强度的公式用得最多。 对于电缆的共模辐射，用这组公式来估算其辐射强度。公式中各量的定义为： I = 导线中的电流（A），L = 导线长度（m），D = 观测点到环路的距离（m）， Z0 = 自由空间的阻抗（377?）， ? = 电流频率所对应的波长（m） 要注意，公式中的电流为共模电流。与差模电流不同的是，共模电流的实际值很难预先估算出来。 从公式中可以看出： 1 近场区内：磁场的辐射强度与频率无关，这个公式对直流也是适用的。磁场的强度随距离的平方衰减。 2近场区内：电场的辐射强度随频率增加而减小，随距离的三次方衰减。这与电流环路的情况正好相反。这里，由于磁场随距离衰减慢，电场衰减快，因此随着距离的增加，波阻抗增加。 3 近场区内：场强随距离衰减很快，这一点与电流环路是相同的。 4 远场区：电场和磁场随距离衰减的速率是一样的，都是与距离呈反比例衰减。 5远场区电场与磁场的比值（波阻抗）：是定值，为377?。 6 远场区内：电场和磁场随频率的增加线性增加，这一点与电流环路不同。 与电流环路同样的理由，在设备电磁兼容性满足与否的预测中，常用下面的公式： E = 2Z0 I L / (2? D) V/m 以上介绍了电流环路和载流导线的辐射，但并不完全符合实际电路的情况，因为这些公式中做了一些假设，其中最重要的两个假设是： 在单根导线模型中，假设电路阻抗在近场为无限大， 在电流环路模型中，假设电路是短路的，如果不能满足这个条件，磁场的计算还是正确的，但是实际的电场值要比计算值大。 在实际中，电路既不是完全开路的导线，也不是理想的环路，而是介于这两者之间。 因此用这两个模型预测时，在近场会出现较大的误差： 用开路导线模型计算的电场比实际电场大； 用环路模型计算的电场比实际电场小，最大误差可达60dB； 为此，需要对环路模型进行修正，给电路赋予一个实际的阻抗：ZC = Zg+ZL。 近场： 若：ZC ? 7.9 D f ，则应用修正的导线模型计算： E = 7.96VA / D3 （?V/m） 若：ZC ? 7.9 D f ，则应用修正的环路模型计算：