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11EMCEMC关键电路关键电路PCBPCB设计设计集团研发部集团研发部周太平周太平电子工程师硬件基础知识培训：22干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn0.15MHz~0.5MHz0.15MHz~0.5MHz差模干扰为主差模干扰为主nn0.5MHz~5MHz0.5MHz~5MHz差、共模都有差、共模都有nn5MHz~30MHz5MHz~30MHz主要是共模干扰主要是共模干扰33干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和串模干扰电流作用于两条信号线间，其传导方向与波形和信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之信号电流一致；共模干扰电流作用在信号线路和地线之间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并间，干扰电流在两条信号线上各流过二分之一且同向，并以地线为公共回路以地线为公共回路..正常工作电流+-共模电流差模电流正常工作电流+-GNDGNDGNDGND44干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn常用差模抑制元件：电容，差模电感常用差模抑制元件：电容，差模电感nn常用共模抑制元件：电容，磁珠，共模电感常用共模抑制元件：电容，磁珠，共模电感55干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn电容的高频特性：电容的高频特性：nn电容最佳滤波点在频率谐振点电容最佳滤波点在频率谐振点FRFR上上nnCC越小，越小，FRFR越大（小电容滤高频）；越大（小电容滤高频）；CC越大，越大，FRFR越小（大电容滤低频）越小（大电容滤低频）nnESLESL越小，越小，FRFR越大，滤高频效果好越大，滤高频效果好nnESRESR越小，滤波效果越好越小，滤波效果越好电容量谐振频率(MHz)1uF1.70.1uF40.01uF12.63300pF19.31100pF33680pF42.5330pF6012FRLCp=nn对于引线长对于引线长1.6mm1.6mm的陶瓷电容的陶瓷电容66干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn差模电感的高频特性差模电感的高频特性FR频率阻抗ESR呈容性呈感性LESRCL低频高频12FRLCp=电感量（uH）谐振频率(MHz)3.4458.828685.71252.65001.2nn绕在铁粉芯上的电感绕在铁粉芯上的电感nn谐振点谐振点FRFR滤波效果最佳滤波效果最佳nnCC一定，一定，LL越大，越大，FRFR越小；越小；nn滤低频用电感，滤高频，用磁珠滤低频用电感，滤高频，用磁珠nn选型时，注意哪个分布电容起主要因素选型时，注意哪个分布电容起主要因素77干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn共模电感共模电感nn法拉第电磁感应定律，将共模电信号转换成磁能量，并抵消掉法拉第电磁感应定律，将共模电信号转换成磁能量，并抵消掉nn共模电感选型参数：允许电流，绕线数量、高频阻抗值（共模电感选型参数：允许电流，绕线数量、高频阻抗值（100MHz100MHz），），DCRDCR88干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nn磁珠高频特性磁珠高频特性nn磁珠选型参数：磁珠选型参数：DCRDCR，额定，额定II，，100MHz100MHz阻抗值，封装阻抗值，封装nn应用场合：高频滤波电路。包括时钟电源、晶振电源、应用场合：高频滤波电路。包括时钟电源、晶振电源、PHYPHY电源、电源、锁相环电源等锁相环电源等nn通常选用通常选用600600ΩΩ/100MHz/100MHz以上的以上的99干扰信号分析及改善措施干扰信号分析及改善措施nnACAC电源滤波典型电路电源滤波典型电路CxCxCy共模电感差模电感外部电源内电路nnCxCx：：ufuf级级nnCyCy：几千：几千pfpf（（nfnf级）级）nn共模电感：共模电感：mHmH级级nn差模电感：几百差模电感：几百uHuH1010原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————电源滤波设计电源滤波设计nn一般一般ICIC芯片电源滤波电路，采用储能电容与高频芯片电源滤波电路，采用储能电容与高频电容配合使用。大电容虑低频、小电容虑高频。电容配合使用。大电容虑低频、小电容虑高频。1111原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————电源滤波设计电源滤波设计nn晶振电源滤波电路，采用高频磁珠加电容的滤晶振电源滤波电路，采用高频磁珠加电容的滤波方式，大电容虑低频，磁珠和小电容配合虑波方式，大电容虑低频，磁珠和小电容配合虑除高次谐波。除高次谐波。VCC高频磁珠600欧/100MHz,电流200mA10uF1nF10uF0.1uFOSCVCC靠近晶振电源引脚可选1212原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————电源滤波设计电源滤波设计nn锁相环电源滤波电路，高频磁珠加小电容的滤波锁相环电源滤波电路，高频磁珠加小电容的滤波方式。方式。1313原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————电源滤波设计电源滤波设计nn关键关键ICIC电源滤波电路，磁珠加电容的滤波方式。电源滤波电路，磁珠加电容的滤波方式。1414原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————电源滤波设计电源滤波设计nnICIC芯片电源引脚使用储能电容与高频电容进行滤波时，两芯片电源引脚使用储能电容与高频电容进行滤波时，两个电容都尽可能靠近电源引脚，布局等受限时，应首先保个电容都尽可能靠近电源引脚，布局等受限时，应首先保证高频电容靠近芯片电源引脚，因为这样可以减小高频回证高频电容靠近芯片电源引脚，因为这样可以减小高频回路的面积，从而减小高频干扰信号对空间的辐射。路的面积，从而减小高频干扰信号对空间的辐射。电源＋1nF10uFVCCGND－22uF高频回路面积高频电容尽量靠近芯片引脚，若有多个电源引脚，每个电源引脚都应紧靠放置一个高频电容，而储能电容，整个芯片共用一个就可以大电流回路面积IC芯片1515原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————时钟电路干扰抑制设计时钟电路干扰抑制设计nn输出端通过接输出端通过接RR、、CC，延缓输出脉冲的上升沿，从而减小时，延缓输出脉冲的上升沿，从而减小时钟信号的高次谐波分量在频带上的宽度。钟信号的高次谐波分量在频带上的宽度。((电阻一般电阻一般2222欧欧姆，可用磁珠代替；电容一般为姆，可用磁珠代替；电容一般为22pF)22pF)X轴频率（log）幅度（电压或电流）1/πd1/πtrOSCT=R×CRC输出dtr-20dB/decade-40dB/decade高次谐波分量1616原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————时钟电路干扰抑制设计时钟电路干扰抑制设计nn时钟信号输出端须接匹配电阻，以减小信号反时钟信号输出端须接匹配电阻，以减小信号反射，避免反射信号与原来信号叠加，产生振铃射，避免反射信号与原来信号叠加，产生振铃或过冲。晶振输出端阻抗通常十几欧姆，或过冲。晶振输出端阻抗通常十几欧姆，PCBPCB走线阻抗通常走线阻抗通常5050～～9090欧姆，所以匹配电阻通常欧姆，所以匹配电阻通常选用选用2222欧～欧～5151欧。欧。晶振OutputNCVCCGNDR匹配电阻通常取22欧～51欧1717原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————时钟电路干扰抑制设计时钟电路干扰抑制设计nn时钟电源的输入端去耦，减小高频噪声对外辐射。时钟电源的输入端去耦，减小高频噪声对外辐射。晶振OutputNCVCCGNDIC磁珠VCCGND600欧/100MHz10uF1nF晶振OutputNCVCCGNDICVCCGND空间二次辐射干扰其他器件1818原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————时钟电路干扰抑制设计时钟电路干扰抑制设计nn晶振的外壳接地，以减小时钟信号通过内部寄晶振的外壳接地，以减小时钟信号通过内部寄生电容耦合到外壳上的高频干扰信号对外部空生电容耦合到外壳上的高频干扰信号对外部空间的辐射。咱目前用的间的辐射。咱目前用的24MHz24MHz和和32MHz32MHz晶振在晶振在出厂时已将外壳与地网络相连。出厂时已将外壳与地网络相连。1919原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————复位电路抗干扰设计复位电路抗干扰设计nn对于干扰脉冲的抑制，可采用双向瞬态抑制二对于干扰脉冲的抑制，可采用双向瞬态抑制二极管（结电容要小，最好在极管（结电容要小，最好在1000pF1000pF以下），也以下），也可以用高频滤波电容，典型值为可以用高频滤波电容，典型值为560pF560pF（也可（也可以用以用1nF1nF代替），咱目前复位电路有用到代替），咱目前复位电路有用到0.1uF0.1uF或或0.01uF0.01uF的，不一定能够虑除高频干扰脉冲。的，不一定能够虑除高频干扰脉冲。MCURSTTVS管560pF电源上电脉冲或其他干扰脉冲RST输入二选12020原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————复位电路抗干扰设计复位电路抗干扰设计nn对于有手动输入的的复位电路，还需串接电阻对于有手动输入的的复位电路，还需串接电阻以限流。以限流。2121原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————LEDLED指示灯抗干扰设计指示灯抗干扰设计nnLEDLED指示灯电路需要做防静电设计，可以用高频指示灯电路需要做防静电设计，可以用高频滤波电容或双向滤波电容或双向TVSTVS管来搭建静电泻放回路，电管来搭建静电泻放回路，电容典型值容典型值560pF560pF。。2222原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射nn通过包地线减小回流面积，如果不能两侧包地，通过包地线减小回流面积，如果不能两侧包地，也一侧傍地或紧靠地也一侧傍地或紧靠地时钟源PCB信号包地线包地线差模辐射2323原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射nn通过打地孔减小回流面积通过打地孔减小回流面积TOPGNDGNDBOTTOM...差模辐射回流路径信号路径信号过孔地孔2424原理图关键电路原理图关键电路EMCEMC设计设计————关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射关键信号通过减小回流面积，从而减小差模辐射nn避免在跨分割面上走信号，以减小回流面积。避免在跨分割面上走信号，以减小回流面积。可以在分割面跨接电容来改善，但可能会带来可以在分割面跨接电容来改善，但可能会带来不同电源之间的噪声耦合；实在不得不跨分割不同电源之间的噪声耦合；实在不得不跨分割面时，最好跟两跟地线做包地处理。面时，最好跟两跟地线做包地处理。GOBACKGOBACK2525PCBPCB关键电路关键电路EMCEMC设计设计————PCBPCB布线设计布线设计nn差分信号线应同层、等长、并行走线，保持阻抗差分信号线应同层、等长、并行走线，保持阻抗一致，差分线之间无其他走线，以保证差分线对一致，差分线之间无其他走线，以保证差分线对地共模阻抗相等，提高其抗干扰能力。地共模阻抗相等，提高其抗干扰能力。LKN001LKN001--D.PCBD.PCB2626PCBPCB关键电路关键电路EMCEMC设计设计————PCBPCB布线设计布线设计nn对于关键信号，信号线两侧应该做包地处理，对于关键信号，信号线两侧应该做包地处理，以减小信号回流面积，另一方面可防止信号之以减小信号回流面积，另一方面可防止信号之间串扰。间串扰。LKN001LKN001--D.PCBD.PCB2727PCBPCB关键电路关键电路EMCEMC设计设计————PCBPCB布线设计布线设计nn关键信号在遇到有过孔时，须在过孔周围加地关键信号在遇到有过孔时，须在过孔周围加地孔，同样为减小回流面积。孔，同样为减小回流面积。LKN001LKN001--D.PCBD.PCB2828PCBPCB关键电路关键电路EMCEMC设计