業(yè)務(wù)部
聯(lián)系人:陳平
聯(lián)系電話(huà):0769-23131676
傳真號碼:0769-23131096
移動(dòng)電話(huà):15989633801(微信同號)
Email:ZS1717@163.com
QQ:782352024
地址:東莞市莞城街道東城路莞城段33號405室
公司網(wǎng)址:http://ruituo888.com
6個(gè)方向闡述硬件EMC設計規范要領(lǐng)
電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器。EMC就圍繞這些問(wèn)題進(jìn)行研究。*基本的干擾抑制技術(shù)是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來(lái)切斷干擾的傳輸途徑。廣義的電磁兼容控制技術(shù)包括抑制干擾源的發(fā)射和提高干擾接收器的敏感度,但已延伸到其他學(xué)科領(lǐng)域。
本規范重點(diǎn)在單板的EMC設計上,附帶一些必須的EMC知識及法則。在印制電路板設計階段對電磁兼容考慮將減少電路在樣機中發(fā)生電磁干擾。問(wèn)題的種類(lèi)包括公共阻抗耦合、串擾、高頻載流導線(xiàn)產(chǎn)生的輻射和通過(guò)由互連布線(xiàn)和印制線(xiàn)形成的回路拾取噪聲等。
在高速邏輯電路里,這類(lèi)問(wèn)題特別脆弱,原因很多:
1、電源與地線(xiàn)的阻抗隨頻率增加而增加,公共阻抗耦合的發(fā)生比較頻繁;
2、信號頻率較高,通過(guò)寄生電容耦合到步線(xiàn)較有效,串擾發(fā)生更容易;
3、信號回路尺寸與時(shí)鐘頻率及其諧波的波長(cháng)相比擬,輻射更加顯著(zhù)。
4、引起信號線(xiàn)路反射的阻抗不匹配問(wèn)題。
……
1、五一五規則,即時(shí)鐘頻率到5MHz或脈沖上升時(shí)間小于5ns,則PCB板須采用多層板。
2、不同電源平面不能重疊。
3、公共阻抗耦合問(wèn)題。
模型:
VN1=I2ZG為電源I2流經(jīng)地平面阻抗ZG而在1號電路感應的噪聲電壓。
由于地平面電流可能由多個(gè)源產(chǎn)生,感應噪聲可能高過(guò)模電的靈敏度或數電的抗擾度。
解決辦法:
①模擬與數字電路應有各自的回路,*后單點(diǎn)接地;
②電源線(xiàn)與回線(xiàn)越寬越好;
③縮短印制線(xiàn)長(cháng)度;
④電源分配系統去耦。
4、減小環(huán)路面積及兩環(huán)路的交鏈面積。
5、一個(gè)重要思想是:PCB上的EMC主要取決于直流電源線(xiàn)的Z
下面是電路板布局準則:
1、 晶振盡可能靠近處理器
2、 模擬電路與數字電路占不同的區域
3、 高頻放在PCB板的邊緣,并逐層排列
4、 用地填充空著(zhù)的區域
1、電源線(xiàn)與回線(xiàn)盡可能靠近,*好的方法各走一面。
2、為模擬電路提供一條零伏回線(xiàn),信號線(xiàn)與回程線(xiàn)小與5:1。
3、針對長(cháng)平行走線(xiàn)的串擾,增加其間距或在走線(xiàn)之間加一根零伏線(xiàn)。
4、手工時(shí)鐘布線(xiàn),遠離I/O電路,可考慮加專(zhuān)用信號回程線(xiàn)。
5、關(guān)鍵線(xiàn)路如復位線(xiàn)等接近地回線(xiàn)。
6、為使串擾減至*小,采用雙面#字型布線(xiàn)。
7、高速線(xiàn)避免走直角。
8、強弱信號線(xiàn)分開(kāi)。
1屏蔽 > 模型:
屏蔽效能SE(dB)=反射損耗R(dB)+吸收損耗A(dB)
高頻射頻屏蔽的關(guān)鍵是反射,吸收是低頻磁場(chǎng)屏蔽的關(guān)鍵機理。
2、工作頻率低于1MHz時(shí),噪聲一般由電場(chǎng)或磁場(chǎng)引起,(磁場(chǎng)引起時(shí)干擾,一般在幾百赫茲以?xún)?,1MHz以上,考慮電磁干擾。單板上的屏蔽實(shí)體包括變壓器、傳感器、放大器、DC/DC模塊等。更大的涉及單板間、子架、機架的屏蔽。
3、 靜電屏蔽不要求屏蔽體是封閉的,只要求高電導率材料和接地兩點(diǎn)。電磁屏蔽不要求接地,但要求感應電流在上有通路,故必須閉合。磁屏蔽要求高磁導率的材料做 封閉的屏蔽體,為了讓渦流產(chǎn)生的磁通和干擾產(chǎn)生的磁通相消達到吸收的目的,對材料有厚度的要求。高頻情況下,三者可以統一,即用高電導率材料(如銅)封閉并接地。
4、對低頻,高電導率的材料吸收衰減少,對磁場(chǎng)屏蔽效果不好,需采用高磁導率的材料(如鍍鋅鐵)。
5、磁場(chǎng)屏蔽還取決于厚度、幾何形狀、孔洞的*大線(xiàn)性尺寸。
6、磁耦合感應的噪聲電壓UN=j(luò )wB.A.coso=j(luò )wM.I1,(A為電路2閉合環(huán)路時(shí)面積;B為磁通密度;M為互感;I1為干擾電路的電流。降低噪聲電壓,有兩個(gè)途徑,對接收電路而言,B、A和COS0必須減??;對干擾源而言,M和I1必須減小。雙絞線(xiàn)是個(gè)很好例子。它大大減小電路的環(huán)路面積,并同時(shí)在絞合的另一根芯線(xiàn)上產(chǎn)生相反的電動(dòng)勢。
7、防止電磁泄露的經(jīng)驗公式:縫隙尺寸 < λmin/20。好的電纜屏蔽層覆視率應為70%以上。
1、300KHz以下一般單點(diǎn)接地,以上多點(diǎn)接地,混合接地頻率范圍50KHz~10MHz。另一種分法是:< 0.05λ單點(diǎn)接地;< 0.05λ多點(diǎn)接地。
2、好的接地方式:樹(shù)形接地
3、信號電路屏蔽罩的接地。
接地點(diǎn)選在放大器等輸出端的地線(xiàn)上。
4、對電纜屏蔽層,L < 0.15λ時(shí),一般均在輸出端單點(diǎn)接地。L<0.15λ時(shí),則采用多點(diǎn)接地,一般屏蔽層按0.05λ或0.1λ間隔接地?;旌辖拥貢r(shí),一端屏蔽層接地,一端通過(guò)電容接地。
5、對于射頻電路接地,要求接地線(xiàn)盡量要短或者根本不用接線(xiàn)而實(shí)現接地。*好的接地線(xiàn)是扁平銅編織帶。當地線(xiàn)長(cháng)度是λ/4波長(cháng)的奇數倍時(shí),阻抗會(huì )很高,同時(shí)相當λ/4天線(xiàn),向外輻射干擾信號。
6、單板內數字地、模擬地有多個(gè),只允許提供一個(gè)共地點(diǎn)。
7、接地還包括當用導線(xiàn)作電源回線(xiàn)、搭接等內容。
1、選擇EMI信號濾波器濾除導線(xiàn)上工作不需要的高頻干擾成份,解決高頻電磁輻射與接收干擾。它要保證良好接地。分線(xiàn)路板安裝濾波器、貫通濾波器、連接器濾波器。從電路形式分,有單電容型、單電感型、L型、π型。π型濾波器通帶到阻帶的過(guò)渡性能*好,*能保證工作信號質(zhì)量。
一個(gè)典型信號的頻譜:
2、選擇交直流電源濾波器抑制內外電源線(xiàn)上的傳導和輻射干擾,既防止EMI進(jìn)入電網(wǎng),危害其它電路,又保護設備自身。它不衰減工頻功率。DM(差摸)干擾在頻率 < 1MHz時(shí)占主導地位。CM在 > 1MHz時(shí),占主導地位。
3、使用鐵氧體磁珠安裝在元件的引線(xiàn)上,用作高頻電路的去耦,濾波以及寄生振蕩的抑制。
4、盡可能對芯片的電源去耦(1-100nF),對進(jìn)入板極的直流電源及穩壓器和DC/DC轉換器的輸出進(jìn)行濾波(uF)。
Cmin≈△I△t/△Vmax △Vmax一般取2%的干擾電平。
注意減小電容引線(xiàn)電感,提高諧振頻率,高頻應用時(shí)甚至可以采取四芯電容。電容的選取是非常講究的問(wèn)題,也是單板EMC控制的手段。