PCB的电磁兼容设计.ppt

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1、第六章PCB的电磁兼容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电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg1324寄生电容地线干扰线路板走线的电感L=0.002S(2.3lg(2S/W))+0.5HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2MII地线网格地线网格：在双层板的两面布置尽量多的平行地线，一面水平线，另一面垂直线，然后在它们交叉的地方用过孔连接起来。虽然从上面的分析中知道：平行

2、导体的距离远些，减小电感的作用更大，但是考虑到每个芯片的近旁应该有地线，往往每隔1~1.5cm布一根地线。地线网格的制作方法：制作地线网格的一个关键是在布信号线之前布地线网格，否则是十分困难的。尽管地线要尽量宽，但是除了作为直流电源主回路的地线由于要通过较大的电流，需要有一定的宽度外，地线网格中的其它导线并不需要很宽，即使有一根很窄的导线，也比没有强。电源线噪声的消除电源线电感去藕电容这个环路尽量小电源去耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近去耦电容的选择C=dIdtdVZf1/2LC各参数

3、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。最小容量：储能电容的容量太小时，同样不能达到预期的效果。但这是因为储能不足造成的。储能电容的最小容量用下面公式计算：C=dIdt/dV式中，dV是在时间dt内，瞬变电流dI造成的电压瞬间跌落。这个公式仅是概念性的，在实践中，常常采用试验的方法确定最佳电容值。根据试验，对14和16脚的芯片，470~1000pF的电容具有最好的效果。储能电容的种类：与滤波电容相同，要选择低电感的高频电容。例如瓷片电容或独石电容。噪声

4、电压控制的目标：应设法使地线上任何两点的噪声电压，电源线对地的噪声电压，小于500mV。增强去耦效果的方法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线路板的两种辐射机理差模辐射共模辐射电流环杆天线辐射源：线路板的辐射主要产生于两个源，一个是PCB走线，另一个是I/O电缆。根据辐射驱动电流的模式，辐射分为差模辐射和共模辐射两种。差模辐射：电路工作电流在信号环路中流动，这个信号环路会产生电磁辐射。由于这种电流是差模的，因此信号环路产生的辐射称为差模辐射

5、。共模辐射：当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时，在两者之间就会产生电流。即使两者之间没有任何导体连接，高频电流也会通过寄生电容流动。这种电流称为共模电流，它所产生的辐射称为共模辐射。在电子设备中，电缆的辐射主要以共模辐射为主。电流环路产生的辐射近场区内: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、D导线的辐射近场区内:H=

6、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、D实际电路的辐射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）H=E/(120π)（A/m）环路面积=A~I常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时：E=2

7、.6IAf2/D（V/m）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/d1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/decE=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）+40lgf40dB/dec20dB/dec不同逻辑电路为了满足EMI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。几点说明说明1：表中仅对单个环路的辐射进行了计算，如果n个环路的信号频率相同，则它们辐射的

8、频率也相同，强度叠加，则总辐射正比于n。因此，在设计电路时，尽量避免使用同一个时钟来获得不同的同步信号。如果，各个环路中电流的频率不同，则没有叠加的关系。说明2：绝不意味着只要电路满足了这个条件（多个环路时，考虑叠加），PCB就能满足EMI指标要求。因为线路板的辐射不仅有差模辐射，还有共模辐射。而共模辐射往往比差模辐射更强。说明3：如果线路板上某个环路不满足这些条件，则PCB肯定会产生超标电磁辐射。如何减小差模辐射？E=2.6IAf2/D低通滤波器布线减小差模电流I：在保证电路功能的前提下，尽