邵小桃-电磁兼容和PCB设计Ch(IV)

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1、第5章EMC抑制的基本概念电磁兼容与PCB设计镜像面概念元件间环路面积的控制三种主要的接地方法分区法和隔离法本章内容5.1镜像面概念1.镜像面(TheImagePlane)TheimageplaneprovidesanoptimalreturnpathbacktosourceforRFcurrents(fluxreturn),reducingcrosstalkandemissions.Itcanbe:-Groundplane-Powerplane-Isolatedlayers-ChassisNosignaltracemustbepresentontheimageplaneTom

2、anythroughholecomponentscandestroyanimageplaneRF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)ERF电流回路RF回路上中断点不良结构RF电流回路镜像面上信号线信号线接地层信号回路是接地层上信号线的镜像双层板，四层板、多层板(Multi-layerPCBs)Muiti-layersboardcansignificantlyhelpreduceEMCproblemsifusedcorrectly.Theycanreducesignaltraceinductancer

3、educetotalloopareassimplifyroutingSignal1(bestforhighthreat)GroundPowerSignal2Typical4-layersPCBstackup: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。LP2LP1MPSI1V1+V1-I2V2+V2-线路1为信号线线路2为RF返回线路要减小通过导体的电压降，必须提高两个并联导体之间的互感

4、，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。导体之间距离一般长度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）12.7nH242.2nH555.0nH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。3.网格接地系统减小走线电感的有效方法，并提供射频电流返回。仅用于单

5、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5.2元件间环路面积的控制1.元件间环路面积的控制差模辐射共模辐射高频辐射与引线电感、环路面积、频率、电流等因素有关VccGNDVccGND典型最佳2.高频和低频回流路径最大信号回流密度：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。引线电感、环路面积主要与一下因素有关：

6、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）ICIC小环路面积电源地大环路面积易产生ESD-感应场电源层接地层ICIC电源层接地层可减小电源分配系统电感，从而减小板上电压降，减小潜在ESD破坏小环路面积产生小的ESD-感应场ICIC大环路面积电源地元件的放置及PCB连接方式多层板可减小射频电流布线: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电流试图通过任何路径或媒质返回到它的源，包括：器件、机壳、地层、相邻的走线或其他路径RF能量总是在源和负载之间存在返回路径—有电位差线路电感导致源和被影响的电路之间产生RF电流的磁耦合接地

7、和信号返回环路的控制是抑制PCB电磁干扰的重要内容高速逻辑器件和振荡器应放在距离接地点尽可能近的位置，以减小涡流和接地底板之间形成回路信号线不能跨越地层上的隔缝5.3三种主要的接地方法1.接地的目的使整个电路系统中的所有单元电路有一个参考零点位，从而保证电路系统能稳定的工作。防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则火化放电会对设备造成干扰。另外，接地也可以达到良好的屏蔽效果。保证人身安全。（1）电路或PCB接地有3种：真正接地、隔离、浮地（2