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1、PCB的电磁兼容设计中国电子科技学术网 www.EMC 脉冲信号的频谱T1/d1/trdtr谐波幅度（电压或电流 ）频率（对数 ）-20dB/dec-40dB/decAV( or I) = 2A(d+tr)/TV( or I) = 0.64A/TfV( or I) = 0.2A/Ttrf2中国电子科技学术网 www.EMC 上升沿越陡高频越丰富中国电子科技学术网 www.EMC 地线和电源线上的噪声Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驱动电路ICCI驱动I充电I放电IgVg中国电子科技学术网 www.EMC 电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg中国电子科技学术网 www.EMC
2、 地线干扰对电路的影响1324寄生电容中国电子科技学术网 www.EMC 线路板走线的电感 L = 0.002S(2.3lg ( 2S / W ) + 0.5 HWSL = ( L1L2 - M2 ) / ( L1 + L2 - 2M ) 若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MII中国电子科技学术网 www.EMC 地线网格中国电子科技学术网 www.EMC 电源线噪声的消除电源线电感储能电容这个环路尽量小中国电子科技学术网 www.EMC 电源解耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近中国电子科技学术网 www.EMC 解耦电容的选择C = dI dt dVZf1/2 LC各参
3、数含义：在时间dt内，电源线上出现 了瞬间电流dI，dI导致了电 源线上出现电压跌落dV。 中国电子科技学术网 www.EMC 增强解耦效果的方法电源地铁氧体注意铁氧体安装的位置接地线面细线粗线用铁氧体增加 电源端阻抗用细线增加电 源端阻抗中国电子科技学术网 www.EMC 多个电容并联加强解耦效果中国电子科技学术网 www.EMC 线路板的两种辐射机理差模辐射共模辐射电流环杆天线中国电子科技学术网 www.EMC 电流环路产生的辐射近场区内: H = IA / (4D3) A/mE = Z0IA / (2D2) V/mZW = Z0（2D/） 远场区内: H = IA / ( 2D) A/m
4、E = Z0 IA / ( 2D) V/mZW = Z0 = 377 AI随频率、距离增加而增加 Z0 f、D中国电子科技学术网 www.EMC 导线的辐射近场区内: H = I L / (4D2) A/mE = Z0I L / (8 2 D3) V/mZW = Z0（/2D） 远场区内: H = I L / (2 D) A/mE = Z0 I L / (2 D) V/mI L随频率、距离增加而减小 Z0 f、D中国电子科技学术网 www.EMC 实际电路的辐射ZG ZLVZC = ZG + ZL近场：ZC 7.9 D f E = 7.96VA / D3 （V/m）ZC 7.9 D f ， E
5、 = 63 I A f / D2 （ V/m）H = 7.96IA / D3 （ A/m）远场：E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）环路面积 = AI中国电子科技学术网 www.EMC 常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时： E = 2.6 I A f 2 /D （ V/m） 中国电子科技学术网 www.EMC 脉冲信号差模辐射的频谱频谱包络线差模辐射频率特性线脉冲的差模辐射包络线1/d 1/tr40dB/decfff- 20dB/dec- 40dB/decE = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D ）+40lg f 40dB/dec20dB
6、/dec中国电子科技学术网 www.EMC 不同逻辑电路为了满足EMI指标要求 所允许的环路面积仅代表了一个环路的辐射情况，若有N个环路辐射， 乘以 N 。因此，可能时，分散时钟频率。中国电子科技学术网 www.EMC 如何减小差模辐射？E = 2.6 I A f 2 / D低通滤波器布线中国电子科技学术网 www.EMC 电路中的强辐射信号1 10 100 1000 1 10 100 1000dBV/mdBV/m所有电路加电工作只有时钟电路加电工作中国电子科技学术网 www.EMC 电流回路的阻抗LRI Z = R + jLL = / I A中国电子科技学术网 www.EMC 单层或双层板如
7、何减小环路的面积中国电子科技学术网 www.EMC 不良布线举例68HC1174HC00AB连接A、BE时钟中国电子科技学术网 www.EMC 随便设置的地线没有用中国电子科技学术网 www.EMC 多层板能减小辐射信号1电源层 地线层信号2低频高频DC0.5 1 10 100 1G110地线面的阻抗，m/ 平方地线面具有很小的地线阻抗中国电子科技学术网 www.EMC 地线面上的缝隙的影响模拟地数字地A/D变换器L75mm25mmL : 0 10cm VAB : 15 75mVAB中国电子科技学术网 www.EMC 过孔的阻抗1.5mmPGA128-pinC/4 PGA1010010.1nH
8、/cm25 50 75 100与过孔之间的距离 mm 中国电子科技学术网 www.EMC 线路板边缘的一些问题关键线（时钟、射频等） 产生较强辐射无地线电源层地线层 20H中国电子科技学术网 www.EMC 扁平电缆的使用地线一部分信号回流经过ABCDABCD最好较好差较好，但端接困难扁平电缆 这两处都有地线中国电子科技学术网 www.EMC 注意隐蔽的辐射环路电源/地线信号线电源/地线信号线电源信号线+电源+地线电源/地线电源中国电子科技学术网 www.EMC 环路对消概念减小辐射中国电子科技学术网 www.EMC 时钟线避免换层？中国电子科技学术网 www.EMC 外拖电缆的共模辐射 LI
9、2 HCPI3I1CPVCM机箱内的 所有信号 都会通过 电缆辐射 ！中国电子科技学术网 www.EMC 两端设备都接地的情况LCPICMRWRWLZCM = RW + jL+RL+1/ jC中国电子科技学术网 www.EMC 悬浮电缆ICM近场区内: E = 1430I L / (f D3) V/m远场区内: E = 0.63 I L f / D V/m考虑地面反射： E = 1.26 I L f / D V/mL /2或/4时： E = 120I / D V/m电缆长度：L中国电子科技学术网 www.EMC 共模电流的测量电流卡钳 频谱分析仪VdBVICM被测电流 IV传输阻抗：ZT =
10、V / I 中国电子科技学术网 www.EMC 怎样减小共模辐射E = 1.26 I L f / D 共模滤波共模扼流圈减小共模电压使用尽量 短的电缆共模滤波电缆屏蔽中国电子科技学术网 www.EMC 平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2中国电子科技学术网 www.EMC 增加共模回路的阻抗PCBPCB共模回路改善量 = 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg(VCM / ZCM1) / (VCM / ZCM2)=20 lg ( ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dB中国电子科技学术网 ww
11、w.EMC 铁氧体磁环使用方面的一些问题1 10 100 100012545001250600300个30个0.1 1 10 100 1000匝1匝无偏置有偏置中国电子科技学术网 www.EMC I/O接口布线的一些要点干净区域滤波电容电源线连接地线连接 信号滤波器隔离变压器/ 光耦隔离器桥壕沟时钟电路 、高速电 路中国电子科技学术网 www.EMC 滤波器电容量的选择R负载R源电容合适电容过大低速接口 10 100kB/s高速接口2MB/s低速CMOS TTL上升时间 tr 0.51s 50ns 100ns 10ns 带宽 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz 总阻抗 R
12、120 100 300 100150 最大电容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF 中国电子科技学术网 www.EMC 用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽电缆的评估CMCMDMV 辐射环路VIZT = V / I中国电子科技学术网 www.EMC 不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000传输阻抗（m /m ）Hz铝箔单层编织最佳单层编织双层编织双层编织 + 一层金属双层编织 + 双层金属实心铜中国电子科技学术网 www.EMC 屏蔽层的错误接法CM中国电子科技学术网 www.EMC 电缆屏蔽层的正确端接利用机械力将 屏蔽层压紧金属连接器护套指形簧片护套与屏蔽层端接导电弹性衬垫连接器上紧螺纹航空连接器D形连接器中国电子科技学术网 www.EMC D型连接器的屏蔽层搭接中国电子科技学术网 www.EMC 圆形连接器屏蔽层搭接中国电子科技学术网 www.EMC
