超声产品的EMC设计课件

超声产品的EMC设计问题1在构建一个硬件系统时，作为硬件系统的设计者，针对EMC的问题，你会考虑哪些问题？一些经验之谈在项目的早期就参与结构设计，由硬件工程师主导硬件系统的结构设计，而不是被动地接收已有的结构造型，然后千方百计地想办法怎样才能在现有的造型基础上尽量满足性能、EMC等的要求，要在结构设计中起到主导性的作用一些经验之谈尽早设计出3D图，针对3D图，组织各方面的人员反复讨论，权衡利弊，就EMC而言，要针对3D图去发现问题，填补问题，这样的互动要进行很多次，直至能得到一个比较满意的结果一些经验之谈屏蔽结构的使用，哪些板卡需要屏蔽、哪些可以不要，未屏蔽的板卡要针对EMC采取哪些预防措施，PCB本身也许就可以作为EMC的屏蔽体一些经验之谈线材处理，包括内部模块互连线（暴露在屏蔽壳之外）及外部接口线，是否已经在母板、连接板或输出板等位置预留滤波措施问题2如果提到EMC整改，你会从哪些方面考虑采取哪些手段？定位是不是哪些线材有问题如果是线材有问题，给相应的线材加磁环，看看有没有效果，另外也可以检查一下线材是否是屏蔽线，屏蔽层的接地是否良好，如果这些措施有效，证明共模的成分强一些如果加磁环一点效果都没有，或效果比较差，在诸如连接板的位置进行一下差模滤波，看看效果如何，穿心电容等效果可能会更好比较重要的一点是，对EMC辐射发射来说，并不是说线材连接的是高速信号才有可能成为辐射的天线，只要该线材连接的信号是从高速数字电路区域过来的就有可能成为高频噪声信号的载体，必须关注线材屏蔽结构如果去除所有线材后辐射发射问题依然存在，必须检查屏蔽结构是否完整，一般由于屏蔽结构不完善导致的泄露频率成分都相当高另外屏蔽结构以外的一些板卡也要重点怀疑，如键盘板、ECG、显示器、硬盘、光驱等带有处理器的模块，这些可以通过频率成分的分析来定位辐射源一般情况下上述措施采取后应该都会有比较良好的效果，但对一个欠考虑的设计来说，结构方面的设计可能存在一些缺陷，接地、屏蔽方面做得不是特别理想，辐射源又比较强，各种措施采取后还是存在一些问题，在设计的后期就一定要从源头想办法，尽量抑制源的强度，在设计的前期要勇于提出这些问题，并推翻它，重新设计超声产品的EMC特点良好的屏蔽体对主要的高速电路提供一个完整屏蔽的主机箱完整屏蔽的主机箱会通过探头板IO接口板、母板、连接板以及输出板等板卡与主机箱外部的模块或外设连接，这些板卡本身就是主机箱完整屏蔽体的一部分，因此这些板卡与主机箱的接地连接要非常可靠，这些板卡上一些对外接口要尽可能增加滤波措施，对外接口的屏蔽地要用机壳地如果通过连接的一些线材向外辐射发射，频率一般在100MHz-800MHz之间甚至更高，但主要在这个区间辅助功能模块键盘、ECG、显示器、光驱、电源输出监控板等很有可能是辐射发射的来源，因为它们处于屏蔽壳之外最重要的是这些模块的板卡PCB布线要非常重视，要遵循一些基本的原则光驱、硬盘要尽量放在屏蔽壳以内这些辅助模块的主晶振工作频率一般在10MHz以下，因此它们贡献的频率一般在30MHz-400MHz之间为主探头发射电路会随不同的探头工作在不同的频率，因此也有可能不同的探头会贡献不同的频率分量根据以往的经验，探头贡献的频率分量应该在30MHz-100MHz之间为主要控制发射脉冲的上升沿和下降沿的变化速度，在满足系统性能要求的基础上尽量降低沿变速度探头板的接地设计非常重要一些不引人注意的环节风扇电源线板卡输入电源线软开关控制线悬空的高速信号线或时钟线关键的接地螺钉未打、接地簧片未加或导电布未加等EMC辐射发射可以来自于任何一个细节的疏忽单板的EMC设计地平面对高速数字电路，要建立完整地平面的概念，一个系统、一个单板，完整的地平面对EMC只有好处，只要是可以大大减少高频回路所有高速信号尽量在PCB的中间层以带状线走线，并且最终这些走线要被地平面或电源平面所屏蔽对于表层或底层布线的PCB，其布线层的相邻层要尽量安排为地平面，其次为电源平面，而且PCB叠层要尽量靠近，这样可以吸收微带线以电磁辐射往外辐射的能量板卡之间的接口要尽量多定义一些地pin母板、探头板及输出板等板卡要考虑与机架大面记接地时钟线要控制时钟信号的上升沿和下降沿的dV/dt时钟线尽量安排在中间层走线（带状线）时钟线要尽量远离板边走线时钟线要尽量远离其它信号走线，尤其要远离IO接口信号走线如果可能，用地平面将时钟线包起来尽量不要跨板传输时钟，如果必须传输，应考虑用差分信号形式可以考虑使用扩频技术，但需要注意的是AD、DA以及一些模拟电路并不能使用扩频时钟高速数字信号走线同步设计可以提高数字电路设计时序的可控性和可靠性，另外也可以提高数字电路的工作频率，但对EMC辐射发射来说，这并不是一个好消息同时跳变的dV/dt只能使EMC辐射发射变得严重，同时使得电源平面和地平面变得不干净完整的地平面及合适的滤波措施可以维持相对干净的地平面和电源平面，有效抑制EMC辐射发射高速数字信号走线要在满足时序及信号完整性要求的前提下尽量控制信号的dV/dt（串联端接、并联端接、控制驱动电流）控制信号完整性，防止过冲或振荡现象的出现尽量在中间层进行高速数字信号走线表层和底层的高速数字信号走线要相邻地层和电源层……滤波电容特性，电容值的选择并非一成不变去耦电容要尽量靠近IC的电源脚可以将PCB中的相邻层分别安排为电源和地，可以给电源提供一个非常纯粹的滤波电容尽量在一些较大的IC器件周围安排一些大电容（22uF以上）电源的输入端进行pi型滤波电容频率特性ZC实际电容理想电容1/2LCCL克服电容非理想性的方法多个不同容值的电容并联使用三端电容器引线电感与电容一起构成了一个T形低通滤波器在引线上安装两个磁珠滤波效果更好三端电容普通电容3070

1GHz206040地线电感起着不良作用三端电容器的不足寄生电容造成输入端、输出端耦合接地电感造成旁路效果下降穿心电容比较理想金属板隔离输入输出端一周接地电感很小接口电路IO接口的滤波电路要尽量靠近接口，滤波电路的地尽量接机壳地注意计算或仿真滤波电路的频域特性一些IO接口隔离或IO接口转换芯片如光耦、串口电平转换芯片要尽量靠近接口接口板要大面积铺地电源滤波器的基本电路共模扼流圈差模电容共模电容共模滤波电容受到漏电流的限制损耗频率理想滤波器特性实际滤波器特性30MHz越来越受到关注电源线滤波器的错误安装PCB滤波器滤波器输入线过长输入、输出耦合PCB电源线滤波器的错误安装滤波器绝缘漆PCB滤波器通过细线接地，高频效果很差！接地线滤波器的正确安装滤波器PCB电源PCB滤波电路防ESD设计键盘板或控制面板静电放电回路不能引起如编码器、STC的误操作，器件选型、结构设计保证键盘板接地，使得静电放电回路不经过敏感电路而直接到地单片机的复位信号远离IO接口及板边走线，增加滤波措施主板或数字处理板在完整的屏蔽壳以内