邵小桃-电磁兼容和pcb设计chp5

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1、电磁兼容与电磁兼容与电磁兼容与电磁兼容与PCBPCBPCBPCB设计设计设计设计第第第第5555章章章章EMCEMCEMCEMC抑制的基本概念抑制的基本概念抑制的基本概念抑制的基本概念本章内容本章内容•镜像面概念镜像面概念•元件间环路面积的控制元件间环路面积的控制•三种主要的接地方法三种主要的接地方法•分区法和隔离法分区法和隔离法5.15.15.1镜像面概念镜像面概念镜像面概念1.镜像面(TheImagePlane)•TheimageplaneprovidesanoptimalreturnpathbacktosourceforRFcu

2、rrents(fluxreturn),reducingcrosstalkandemissions.•Itcanbe:-Groundplane-Powerplane-Isolatedlayers-Chassis•Nosignaltracemustbepresentontheimageplane•TomanythroughholecomponentscandestroyanimageplaneRF电流必须通过路径返回到它的源-通过镜像面-可使RF电流通过紧密耦和返回到它的源-减小接地噪声电压(紧密耦合—实心板)镜像面上信号线不良结构RF电

3、流回路信号线ERF电流回路接地层信号回路是接地层RF回路上中断点上信号线的镜像双层板，四层板、多层板(Multi-layerPCBs)Muiti-layersboardcansignificantlyhelpreduceEMCproblemsifusedcorrectly.Theycan•reducesignaltraceinductance-reducetotalloopareas-simplifyroutingTypical4-layersPCBstackup:Signal1(bestforhighthreat)GroundPow

4、erSignal22.镜像面的工作原理镜像层的工作与PCB板中的电感有关，PCB板中存在3种不同的电感：•局部电感：在线路或PCB走线中的电感•局部自感：导体由于磁通量的存在而产生的内部电感。•局部互感：一段走线与另一段走线之间的电感，或两个导体之间存在的局部互感。LP1I1V+-1V1线路1为信号线MPS线路2为RF返回线路I2V+V-22LP2V=LdI1+MdI2dI11p1pV1=(Lp1−Mp)dtdtdtdIdIdIV=L2+M11V=−(L−M)2p2p2p2pdtdtdt要减小通过导体的电压降，必须提高两个并联导体之间

5、的互感，而增大互感的方法就是使RF回路与信号线尽量靠近，使它们彼此之间的距离达到可以制造出的最小值。互感与两条并行导线之间的距离以及长度有关，两条并行导线之间的距离越小，互感越大；两条并行导线的长度越长，互感越大。一般长度导体之间距离1in10in20in1/2in（1.25cm）3.23nH137.9nH344.9nH1/4in（0.63cm）6.12nH172.4nH414.7nH1/8in（0.32cm）9.32nH207.3nH484.8nH1/16in（0.16cm）12.7nH242.2nH555.0nH3.网格接地系统减

6、小走线电感的有效方法，并提供射频电流返回。•仅用于单面和双面PCB•多层结构采用镜像层更加有效•PCB上包括水平和垂直接地路径•网格大小通常为0.5in，最大可接受的网格尺寸为波长的1/20，（基于网格可承受的最高频率）•双面板：ｘ轴在顶层布线，ｙ轴在底层布线接地网格信号线射频回路电流网格状接地结构双面板的地线网格5.25.25.25.2元件间环路面积的控制元件间环路面积的控制元件间环路面积的控制元件间环路面积的控制1.元件间环路面积的控制GNDVccGNDVcc典型最佳−162差模辐射E=263×10×(f×A×I)×(1/R)s共

7、模辐射E=(I×f×L)×/Rs2AfIE=380r高频辐射与引线电感、环路面积、频率、电流等因素有关2.高频和低频回流路径对低频信号：回流电流沿最小电阻最小的路径，或几何上最短的路径；对高频信号：高频电流流经电感最小的路径。最大信号回流密度：I1i(D)=0⋅2πH1+(D/H)引线电感、环路面积主要与一下因素有关：•元件的封装•元件的放置•布线•PCB连接方式（多层板可减小射频电流）•元件的放置及PCB连接方式电源大环路大环路面积易产ICIC面积生ESD-感应场2地AfIE=380r电源小环路小环路面积产生ICIC面积小的ESD-

8、感应场地ICIC电源层接地层可减小电多层板可减小源分配系统电感，从而电源层射频电流接地层减小板上电压降，减小潜在ESD破坏•布线:环路面积的减小•信号环路重叠3.接地回路的控制•回路是RF能量传播的主要贡献者•RF电流试