EMC_AN2321.pdf

电路板级的电磁兼容设计电路板级的电磁兼容设计 电路板级的电磁兼容设计电路板级的电磁兼容设计 伦德全 高级应用工程师 摩托罗拉微控制器部 香港 本应用文档从元件选择、电路设计和印制电路板的布线等几个方面讨论了电路板级的 电磁兼容性（EMC ）设计。 本文从以下几个部分进行论述： 第一部分：电磁兼容性的概述 第二部分：元件选择和电路设计技术 第三部分：印制电路板的布线技术 附录A ：电磁兼容性的术语 附录B ：抗干扰的测量标准 第一部分第一部分 — 电磁干扰和兼容性的概述电磁干扰和兼容性的概述 第一部分第一部分 电磁干扰和兼容性的概述电磁干扰和兼容性的概述 电磁干扰是现代电路工业面对的一个主要问题。为了克服干扰，电路设计者不得不移 走干扰源，或设法保护电路不受干扰。其目的都是为了使电路按照预期的目标来工作—— 即达到电磁兼容性。 通常，仅仅实现板级的电磁兼容性这还不够。虽然电路是在板级工作的，但是它会对 系统的其它部分辐射出噪声，从而产生系统级的问题。另外，系统级或是设备级的电磁兼 容性必须要满足某种辐射标准，这样才不会影响其他设备或装置的正常工作。 许多发达国家对电子设备和仪器有严格的电磁兼容性标准；为了适应这个要求，设计 者必须从板级设计开始就考虑抑制电子干扰。 1．电磁环境的组成．电磁环境的组成 ．电磁环境的组成．电磁环境的组成 一个简单的电磁干扰模型由三个部分组成： 电磁干扰源 耦合路径 接收器 电磁干扰模型的组成如图一所示。 电磁干扰源 耦合路径 接收器 控制发射 控制易受干扰性 （减少噪声源级别） （降低电磁辐射） （降低电磁辐射） （增加接受器抗干扰能力） 图1 电磁干扰模型的组成 电磁干扰源 电磁干扰源包括微处理器、微控制器、静电放电、传送器、瞬时功率执行元件，比如 说：机电式继电器、开关电源、闪电等。在一个微控制器系统里，时钟电路通常是最大的 宽带噪声发生器，而这个噪声被分散到了整个频谱。随着大量的高速半导体器件的应用， 其边沿跳变速率非常快，这种电路可以产生高达300MHZ的谐波干扰。 耦合路径 噪声被耦合到电路中最简单的方式是通过导体的传递。如果一条导线在一个有噪声的 环境中经过，这条导线通过感应将接受这个噪声并且将它传递到电路的其余部分。噪声通 过电源线进入系统，就是这种的耦合的一种情况。由电源线携带的噪声就被传到了整个电 路。 耦合也能发生在有共享负载（阻抗）的电路中。例如，两个电路共享一条提供电源电 压导线，并且共享一条接地的导线。如果一个电路要求提供一个突发的电流，由于两个电 路共享共同的电源线和同一个电源内阻，则另一个电路的电源电压将会下降。该耦合的影 响能通过减少共同的阻抗来削弱。但不幸的是，电源内阻抗是固定的而不能被降低，这种 情况也同样发生在接地的导线中。在一个电路中流动的数字返回电流在另一个电路的接地 回路中产生了地电位的变动。若接地不稳定，则将会严重的降低运算放大器、模数转换器 和传感器等低电平模拟电路的性能。同样，对每个电路都共享的电磁场的辐射也能产生耦 合。当电流改变时，就会产生电磁波。这些电磁波能耦合到附近的导体中并且干扰电路中 的其它信号。 接收器（受体） 所有的电子电路都