第部分PCB电磁兼容相关设计

1、第部分PCB电磁兼容相关设计第部分PCB电磁兼容相关设计线路板上的电磁兼容问题线路板的辐射外界电磁场对线路板的干扰地线和电源线噪声地线引起的公共阻抗耦合走线之间的串扰第部分PCB电磁兼容相关设计走线是主要辐射源第部分PCB电磁兼容相关设计时钟频率越高辐射越强第部分PCB电磁兼容相关设计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第部分PCB电磁兼容相关设计电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg第部分PCB电磁兼容相关设计地线干扰对电路的影响1324寄生电容第部分PCB电磁兼容相关设计线路板走线的电感 L = 0.002S(2.3

2、lg ( 2S / W ) + 0.5 HWSL = ( L1L2 - M2 ) / ( L1 + L2 - 2M ) 若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MII第部分PCB电磁兼容相关设计地线网格第部分PCB电磁兼容相关设计电源线噪声的消除V = L(di/dt)储能电容这个环路尽量小第部分PCB电磁兼容相关设计电源解耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近第部分PCB电磁兼容相关设计 解耦电容的选择C = dI dt dVZf1/2 LC各参数含义：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。 第部分PCB电磁兼容相关设计增强解耦效果的方法电

3、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第部分PCB电磁兼容相关设计有效滤波的例子普通电容（1）三端电容（）三端电容 + 铁氧体注意位置！第部分PCB电磁兼容相关设计多个电容改善解耦效果第部分PCB电磁兼容相关设计选择合适的电容种类 插线电容 表贴电容第部分PCB电磁兼容相关设计线路板的两种辐射机理差模辐射共模辐射电流环杆天线第部分PCB电磁兼容相关设计实际电路的辐射ZGZLVZC = ZG + ZL近场：ZC 7.9 D f E = 7.96VA / D3 （V/m） ZC 7.9 D f ， E = 63 I A f / D2 （ V/m）

4、H = 7.96IA / D3 （ A/m）远场： E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）环路面积 = AI第部分PCB电磁兼容相关设计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）第部分PCB电磁兼容相关设计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/dec E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D） +40lg f 40dB/dec20dB/dec第部分PCB电磁兼容相关设计不同逻辑电路为了满足E

5、MI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。第部分PCB电磁兼容相关设计减小差模辐射的方法E = 2.6 I A f 2 / D低通滤波器布线第部分PCB电磁兼容相关设计控制高频信号的回路第部分PCB电磁兼容相关设计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第部分PCB电磁兼容相关设计控制回路面积是布线的主要目的L=20cm第部分PCB电磁兼容相关设计减小面积降低辐射L=10cmL=5cm第部分PCB电磁兼容相关设计单层或双层板如何减小环

6、路的面积第部分PCB电磁兼容相关设计不良布线举例一第部分PCB电磁兼容相关设计不良布线举例二68HC1174HC00AB连接A、BE时钟第部分PCB电磁兼容相关设计随便设置的地线没有用在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC设计吗？第部分PCB电磁兼容相关设计地线对辐射的影响第部分PCB电磁兼容相关设计地线对辐射的影响第部分PCB电磁兼容相关设计多层板能减小辐射信号1电源层地线层信号2低频高频第部分PCB电磁兼容相关设计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第部分PCB电磁兼容相关设计注意过孔的阻抗 PGA128-

7、pinC/4 PGA第部分PCB电磁兼容相关设计六层板的设计好不好好不好这种非典型布线具有最好的电磁兼容特性注意方向第部分PCB电磁兼容相关设计八层板的设计较好最好差很好很好电源很好注意方向第部分PCB电磁兼容相关设计十层板的设计很好很好较好注意方向第部分PCB电磁兼容相关设计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第部分PCB电磁兼容相关设计扁平电缆的使用最好较好差较好，但端接困难第部分PCB电磁兼容相关设计避免面积较大的地线回路地线一部分信号回流经过ABCDABCD扁平电缆这两处都有地线第部分PCB电磁兼容相关设计注意隐蔽的辐射环路电源/地线信号线电源

8、/地线信号线电源信号线+电源+地线电源/地线电源第部分PCB电磁兼容相关设计直流线的辐射线路板1线路板2线路板3直流线也会产生射频辐射第部分PCB电磁兼容相关设计外拖电缆的共模辐射I2CPI3I1CP尽管共模成份的比例很小，但是由于辐射环路大，仍然是主要的辐射因素第部分PCB电磁兼容相关设计“无关”的电缆也辐射第部分PCB电磁兼容相关设计无关电缆辐射机理VCM机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！第部分PCB电磁兼容相关设计地线也辐射不接地线接上地线你喜欢电缆屏蔽层接地吗 ?第部分PCB电磁兼容相关设计地线辐射产生的原因地线噪声电源线电感信号回路电源回路第部分PCB电磁兼容相关设计共模电流估算（两

9、端设备都接地的情况）LRW 线路板不接地：ZCM = RW + jL+ RL + 1/ jCCPICMRWLRL 线路板接地：ZCM = RW + jL+ RL1H/mV0第部分PCB电磁兼容相关设计共模电流主要由寄生电容产生V0 / RL线路板接地线路板不接地CP较大CP较小频率MHz共模电流第部分PCB电磁兼容相关设计悬浮电缆ICM近场区内: E = 1430I L / (f D3) V/m远场区内: I L f / D V/m考虑地面反射： I L f / D V/mL /2或/4时： E = 120I / D V/m电缆长度：L第部分PCB电磁兼容相关设计共模电流的测量电流卡钳频谱分析

10、仪VdBVICM被测电流 IV传输阻抗：ZT = V / I 第部分PCB电磁兼容相关设计怎样减小共模辐射 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第部分PCB电磁兼容相关设计实验电路的辐射第部分PCB电磁兼容相关设计改善地线减小共模电压第部分PCB电磁兼容相关设计减小空间感应的共模电压第部分PCB电磁兼容相关设计两个措施同时采取第部分PCB电磁兼容相关设计滤波器滤除高频成份第部分PCB电磁兼容相关设计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

11、.51s 50ns 100ns 10ns带宽 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz总阻抗 R 120 100 300 100150最大电容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF第部分PCB电磁兼容相关设计平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2第部分PCB电磁兼容相关设计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 )

12、dB第部分PCB电磁兼容相关设计铁氧体磁环第部分PCB电磁兼容相关设计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、高速电路第部分PCB电磁兼容相关设计时钟信号远离电缆接口第部分PCB电磁兼容相关设计用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM第部分PCB电磁兼容相关设计屏蔽电缆的评估CMCMDMV辐射环路VIZT = V / I第部分PCB电磁兼容相关设计不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 108110100100010000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