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1、产品的电磁兼容性设计（连载）前两讲分别介绍了在电磁兼容测试中遇到的两大问题：抑制产品本身的骚扰发射和提高产品自身的抗干扰能力。它多少给人以应付测试的味道。本讲介绍产品内部的电磁兼容性设计，属主动设计。文中就常见的共性问题提出一些原则措施，涉及内容有印制电路板设计，直流开关稳压电源设计，设备内部的布线，屏蔽电缆的使用，静电防护和开关接点处理等。1 印制电路板设计中的注意点（1）当高速、中速和低速逻辑电路混用时，要在印制电路板上分配不同的布局区域。例如将高速电路布在靠近电路板的入口处，它可使高频电流的走线为最短，有助于降低电路板内部的串扰、公共阻抗耦合和辐射发射。（2）对低电平模拟电路和数字逻辑电
2、路要尽可能分离。（3）电源线和地线要尽可能地宽，而且电源线和地线要尽可能地靠近，最好的办法是电源线布在印制电路板的一面，而地线布在另一面，上下重合，这会使电源的阻抗为最小。另外，整块印制板上的电源线和地线要呈“井”字形分布，以达到电路板中电流均衡的目的。（4）要为模拟电路敷设专门的地线。（5）为了减少平行走线时的串扰，必要时可增加印制线条间的距离，或在线条间有意识地安插一些地线（或电源线）作为隔离措施。（6）印制电路板设计中要特别注意电流流过电路中的导线环路尺寸。因为这些环路就相当于是正在工作中的小天线，随时随地向空间辐射骚扰，或接收干扰。布线中尤其要注意时钟部分的布线，因为这是整个系统中工作
3、频率最高的部分。（7）如有可能，在控制线进入印制板后，在入口处加RC去耦电路，以便消除长线传输过程中可能出现的干扰因素。（8）印制板上的线宽不要突变，导线不要突然拐角。（9）在选用逻辑集成电路时，凡能不用高速电路的就不要用高速电路。（10）在每个逻辑集成电路的电源和地之间都要加去耦电容，以免逻辑电路工作时在公共电源与地线上产生开关噪声。电容器要选择高频特性好的，如独石电容等，典型值为10nF100nF。（11）要注意长线传输过程中的波形畸变，必要时要采取阻抗匹配措施。方法有两种（以TTL电路为例）：始端匹配：在IC电路输出端串联150电阻后再带长线；终端匹配：在被驱动电路接一个由300和390
4、构成的“分压”电路（“分压点”接长线与IC电路输入的公共端）。（12）对于传输线达到5m或更长的情况，应采用专门的差动驱动方式。利用差动线路固有的抗共模干扰能力，提高设备的抗干扰能力。（13）对于有操作按钮与电子线路配合的问题，常因按钮触点的颤动造成设备的误动作。处理方案之一：在整形电路后面设置一级单稳态电路，利用单稳态电路的延时作用躲过触点的颤动时间，保证线路可靠工作。方案之二：也是一个更为可靠的方案，采用RS触发器作缓冲，它可以万无一失地避免按钮操作中所引起的误动作（见图3.1），而且可以有一互补的逻辑信号输出。2 http:/ http:/ I=C(dv/dt)=501012(3000/
5、106)=150mA抑制传导噪声的途径有：（1）在交流电源的输入回路加电源滤波器。滤波器对高频能量的传递呈现高阻抗，而对市电输入呈低阻抗。因此，滤波器不但封锁了共模噪声的传播途径，而且也衰减了输入回路中的差模噪声。（2）如果要求机壳不通过上述瞬变电流时，可在晶体管外壳和散热器之间安装带有屏蔽层的绝缘垫片，并把屏蔽层接到开关电路低端，这样由dv/dt所引起的容性电流将进入开关电路，而不是机壳或安全地。（3）晶体管的高速开通与关断时间虽使http:/ http:/ 输出噪声的减小次级回路中整流二极管在反向恢复过程中，流过二极管的电流发生剧烈变化，它在有接线电感的回路中将感生出电动势。另由于二极管具
6、有结电容，所以在整个次级回路中要产生高频衰减振荡。但http:/ 设备内部的布线在设备内部，布线不当，特别是线束捆扎与线束间的相互距离是造成干扰的首要原因。3.1 布线间的电磁耦合及抑制方法布线间的电磁耦合不外是通过磁场（互感）或电场（静电容）进行的，对磁场耦合可采取的抑制办法有：（1）减小干扰源和敏感电路的环路面积，最好是使用双绞线和屏蔽线，以便使信号线与接地线、载流回线之间的距离为最近。（2）增大线间距离，使干扰源与受感应线路间的互感尽可能地小。（3）最好使干扰源与受感应线路呈直角（或接近直角）布线，以便大大降低线路间耦合。对电场耦合，可采取的办法有：（1）增大线间距离，使电容耦合为最小。
7、（2）采用静电屏蔽层，屏蔽层要接地。（3）降低敏感线路的输入阻抗，如对CMOS电路可在入口端对地并联一个电容或阻值较低的电阻，从而降低因静电容引入的干扰。（4）如有可能，敏感线路可采用差动线路作输入，利用差动线路固有的共模抑制能力，可克服干扰源对敏感线路的干扰。3.2 布线的一般方法布线间的干扰虽然是通过磁场和电场耦合进行的，但制约的主要因素却是电流、电压和频率等。所以避免布线间干扰的较好办法是事前将线路按功率、频率来分类，以每30dB的功率电平分成若干组，不同分类的导线要分开捆扎，相邻类的导线在采用屏蔽或扭绞之后也可归在一起，分类敷设的线束间距为50mm75mm。表3.1为按功率电平的分类布
8、线法。分级功率范围（dBm）主要导线类别ABCDEF401040-2010-50-20-80-50-80高功率直流、交流和射频线（电磁骚扰源）低功率直流、交流和射频线（电磁骚扰源）脉冲和数字源、视频输出电路（音频视频源）音频和传感器敏感电路、视频输入电路（视频敏感电路）射频、中频输出电路、安全保护电路（射频敏感电路）天线和射频电路4 常用电缆和屏蔽层的接地问题为了使线路间的耦合减至最小，除了要使电缆线的长度为最短，系统工作频率尽可能低，电缆线通过电流尽可能小外，还可以通过合理使用各种电缆来达到较好效果。4.1 常用电缆常用电缆有三种，即同轴电缆、双绞线和扁平带状线。（1）双绞线双绞线在较低频率
9、（如100kHz以下)使用有效，特别是它的价格低廉，非常受欢迎。高频下，因阻抗不均匀造成波形反射等问题，使应用受到限制。双绞线有屏蔽和非屏蔽两种。非屏蔽的双绞线尽管抵御静电容耦合的能力弱些，但对防止磁场感应依然有效。除了非屏蔽双绞线的屏蔽效果与单位长度内的扭绞次数成正比外，双绞线的特性阻抗也与单位长度内的扭绞次数有关。通常每cm扭绞2次的双绞线的特性阻抗大约有120左右（扭绞紧的，阻抗低些；反之亦反）。（2）同轴电缆大多数的屏蔽电缆都是用金属编织层来屏蔽的，特点是柔软和耐用。同轴电缆因其具有较均匀的特性阻抗和较低的损耗，使它从直流到甚高频都有较好性能。（3）带状电缆无屏蔽的带状电缆是供电子计算机、仪器仪表和其他电控设备作连接信号用的，特点是成本低、使用方便。带状电缆在使用中遇到的主要问题是信号与地线的分配。只有一根地线的分配方式，可使用线数最少，但信号和接地回线之间形成的大环面积，会产生辐射发射和敏感度方面的问题。另外，在公共阻抗上的耦合和导线间的串扰上也存在问题。最好的接线方式是让信号和地线相间排列（即一根信号配一根地线），这样每根信号都有一个单独的接地回路，公共阻抗的耦合不
