第5章-PCB的电磁兼容设计-20120619分解.ppt

第五章 PCB的电磁兼容设计 一、有源器件敏感度特性与发射特性 电磁敏感度特性：由带内敏感度决定 1、带内敏感度：灵敏度、带宽；灵敏度越高、带宽越大，抗扰度越差 噪声抗扰度＝直流噪声容限（V） /典型输出翻转电压（V） 噪声能量容限NE： UTH-－逻辑器件典型输出翻转电压,Tpd－－延迟时间，Zo－－输出阻抗 如果噪声能量大于噪声能量容限，则逻辑器件将误翻转 有源器件的选择：推荐使用－－－CMOS、HTL器件 2、模拟和逻辑器件的带外敏感特性（也很重要）：灵敏度、抑制特性斜率 有源器件的敏感特性主要存在于带外：低电平、高密度组装、高速、高频器件很容易收到骚扰，尤其脉冲骚扰 电磁骚扰发射特性： 电子噪声主要来自于设备内部的元器件，包括：热噪声、散弹噪声、分配噪声、1/f噪声和天线噪声 逻辑器件的电磁骚扰发射：传导骚扰和辐射骚扰 传导骚扰通过电源线、信号线底线等金属导线传输； 辐射骚扰有器件辐射或通过充当天线的互联线进行辐射，凡是有骚扰电流经过的地方都会有电磁骚扰发射 电源线、地线噪声电压波形 脉冲信号的频谱－－BW＝ 1/?tr 上升沿越陡高频越丰富 ΔI噪声电流和瞬态负载电流是传导骚扰和辐射骚扰的初始源 去耦电容对ΔI噪声电流有很轻的抑制作用 地线和电源线上的噪声 地线干扰对电路的影响 当门1的输出从高变为低时，会发生以下过程： 寄生电容通过门1放电，很大的地电流流过地线阻抗，在门2的地线上形成地线电压，由于门2输出低电平，这个电压直接反应到门2的输出端，成为门4 的输入信号。当幅度超过门4的噪声门限时，导致门4 误动作。 地线上的这些干扰不仅会引起电路的误操作，还会造成传导和辐射发射。为了减小这些干扰，应尽量减小地线的阻抗。 注意：对于数字电路，地线阻抗决不是地线电阻。例如，宽0.5mm的印制线，每英寸电阻为12m?，电感是15nH，对于160MHz的信号，其阻抗为9.24 ?，远大于直流电阻。因此对于数字电路，减小地线电感是十分重要的。 在印制板级控制电磁发射和抗扰度 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 多个电容并联加强解耦效果 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 过孔的阻抗 线路板边缘的一些问题 扁平电缆的使用 注意隐蔽的辐射环路 环路对消概念减小辐射 时钟线避免换层 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 铁氧体磁环使用方面的一些问题 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 D型连接器的屏蔽层搭接 圆形连接器屏蔽层搭接 接线端子上的屏蔽电缆 尽量减小小辨接法的危害 线路板上的局部屏蔽 信号1 电源层 地线层 信号2 低频 高频 DC~0.5 1 10 100 1G 1 10 地线面的阻抗，m?/ 平方 地线面具有很小的地线阻抗 模拟地 数字地 A/D变换器 ? ? L 75mm 25mm L : 0 ~ 10cm VAB : 15 ~ 75mV A B 1.5mm PGA 128-pin C/4 PGA 10 100 1 0.1 nH/cm 25 50 75 100 与过孔之间的距离 mm 关键线（时钟、射频等） 产生较强辐射 无地线 电源层 地线层 20H 地线 一部分信号回流经过ABCD A B C D 最好 较好 差 较好，但端接困难 扁平电缆 这两处都有地线 电源/地线 信号线 电源/地线 信号线 电源 信号线+电源+地线 电源/地线 电源 ？ L I2 H CP I3 I1 CP VCM 机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！ L CP ICM RW RW L ～ ZCM = RW + j?L+RL+1/ j?C ICM 近场区内: E = 1430I L / (f D3) ?V/m 远场区内: E = 0.63 I L f / D