电磁兼容技术基础知识5PCB的电磁兼容设计(布谷鸟声学)

电磁兼容技术基础知识PCB的电磁兼容设计内部培训资料T1/d1/trdtr谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV(orI)=2A(d+tr)/TV(orI)=0.64A/TfV(orI)=0.2A/Ttrf2PCB的电磁兼容设计脉冲信号的频谱:Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驱动电路ICCI驱动I充电I放电IgVgPCB的电磁兼容设计地线和电源线上的噪声:输出ICCVCCIgVgPCB的电磁兼容设计电源线、地线噪声电压波形:1324寄生电容PCB的电磁兼容设计地线干扰:L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2MIIPCB的电磁兼容设计线路板走线的电感:PCB的电磁兼容设计地线网格:电源线电感储能电容这个环路尽量小PCB的电磁兼容设计电源线噪声的消除:尽量使电源线与地线靠近PCB的电磁兼容设计电源解耦电容的正确布置:C=dIdtdVZf1/2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。PCB的电磁兼容设计解耦电容的选择:电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PCB的电磁兼容设计增强解耦效果的方法:差模辐射共模辐射电流环杆天线PCB的电磁兼容设计线路板的两种辐射机理:近场区内:H=IA/(4D3)A/mE=Z0IA/(2D2)V/mZW=Z0（2D/）远场区内:H=IA/(2D)A/mE=Z0IA/(2D)V/mZW=Z0=377AI随频率、距离增加而增加Z0f、DPCB的电磁兼容设计电流环路产生的辐射:近场区内:H=IL/(4D2)A/mE=Z0IL/(82D3)V/mZW=Z0（/2D）远场区内:H=IL/(2D)A/mE=Z0IL/(2D)V/mIL随频率、距离增加而减小Z0f、DPCB的电磁兼容设计导线的辐射:ZGZLVZC=ZG+ZL近场：ZC7.9DfE=7.96VA/D3（V/m）ZC7.9Df，E=63IAf/D2（V/m）H=7.96IA/D3（A/m）远场：E=1.3IAf2/D（V/m）环路面积=A~IPCB的电磁兼容设计实际电路的辐射:考虑地面反射时：E=2.6IAf2/D（V/m）PCB的电磁兼容设计常用的差模辐射预测公式: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/d1/trfffE=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）+40lgfPCB的电磁兼容设计脉冲信号差模辐射的频谱:逻辑系列上升时间电流不同时钟频率允许的面积（cm2）4MHz10301004000B406100040074HC620504518674LS65020187.22.474AC3.5805.52.20.750.2574F3805.52.20.750.2574AS1.412020.830.15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。PCB的电磁兼容设计不同逻辑电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积:E=2.6IAf2/D低通滤波器布线PCB的电磁兼容设计如何减小差模辐射？11010010001101001000dBV/mdBV/m所有电路加电工作只有时钟电路加电工作PCB的电磁兼容设计电路中的强辐射信号：~LRIZ=R+jLL=/IA~PCB的电磁兼容设计电流回路的阻抗：PCB的电磁兼容设计单层或双层板如何减小环路的面积：68HC1174HC00AB连接A、BE时钟PCB的电磁兼容设计不良布线举例：在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC设计吗？PCB的电磁兼容设计随便设置的地线没有用：信号1电源层地线层信号2低频高频DC~0.51101001G110地线面的阻抗，m/平方地线面具有很小的地线阻抗PCB的电磁兼容设计多层板能减小辐射：模拟地数字地A/D变换器L75mm25mmL:0~10cmVAB:15~75mVABPCB的电磁兼容设计地线面上的缝隙的影响：关键线（时钟、射频等）产生较强辐射无地线电源层地线层20HPCB的电磁兼容设计线路板边缘的一些问题：地线一部分信号回流经过ABCDABCD最好较好差较好，但端接困难扁平电缆这两处都有地线PCB的电磁兼容设计扁平电缆的使用：LI2HCPI3I1CPVCM机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！PCB的电磁兼容设计外拖电缆的共模辐射：LCPICMRWRWL～ZCM=RW+jL+RL+1/jCPCB的电磁兼容设计两端设备都接地的情况：ICM近场区内:E=1430IL/(fD3)V/m远场区内:E=0.63ILf/DV/m考虑地面反射：E=1.26ILf/DV/mL/2或/4时：E=120I/DV/m电缆长度：LPCB的电磁兼容设计悬浮电缆：电流卡钳频谱分析仪VdBVICM被测电流I传输阻抗：ZT=V/IPCB的电磁兼容设计共模电流的测量：E=1.26ILf/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PCB的电磁兼容设计怎样减小共模辐射：+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2PCB的电磁兼容设计辐射平衡接口电路：PCBPCB共模回路改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg[(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)]=20lg(ZCM2/ZCM1)=20lg(1+ZL/ZCM1)dBPCB的电磁兼容设计增加共模回路的阻抗：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PCB的电磁兼容设计I/O接口布线的一些要点：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CMOSTTL上升时间tr0.5~1s50ns100ns10ns带宽BW320kHz6MHz3.2MHz32MHz总阻抗R120100300100~150最大电容C2400pF150pF100pF30pFPCB的电磁兼容设计滤波器电容量的选择：CMCMDMCMCMPCB的电磁兼容设计用屏蔽电缆抑制共模辐射：CMCMDMV辐射环路VIZT=V/IPCB的电磁兼容设计屏蔽电缆的评估：1021031041051061071080.0010.010.1110100100010000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金属双层编织+双层金属实心铜PCB的电磁兼容设计不同屏蔽层的传输阻抗：CMPCB的电磁兼容设计屏蔽层的错误接法：利用机械力将屏蔽层压紧金属连接器护套指形簧片护套与屏蔽层端接导电弹性衬垫连接器上紧螺纹航空连接器D形连接器PCB的电磁兼容设计电缆屏蔽层的正确端接：利用一层铜箔做屏蔽盒面屏蔽盒的接地间隔/20所有穿出屏蔽盒的导线经过滤波片状电容PCB的电磁兼容设计线路板上的局部屏蔽：谢谢大家！