电磁兼容与pcb设计--chp3

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1、电磁兼容与PCB设计第3章元件与电磁兼容本章内容•元器件概术•无源元件的频率响应•有源器件与电磁兼容•元器件的选择3.1元器件概述1.元器件的种类常用器件包括:•数字器件•模拟器件•无源器件•有源器件（1）数字器件定义：数字器件由与、或、非门等逻辑单元构成。以数字信号为处理对象，是典型的有源器件，其噪声容限较高。典型的数字器件：门电路、计数器、译码器、编码器、寄存器、触发器、PLD、CPLD、FPGA、DSP、MCU、CPU、RAM、ROM等。（2）模拟器件定义：以模拟信号为处理对象，即对模拟电压、电流信号进行处理。典型的模拟器件

2、：电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管、功放管、稳压管、传感器、运算放大器等。（3）无源器件定义：不依靠外加电源（直流或交流）的存在就能表现出其外特性的器件。典型的无源器件：部分模拟器件（如电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管、功放管、稳压管、传感器）（4）有源器件定义：必须外加电源才能正常工作的器件。如晶体管以及以它为基本单元构成的集成电路。典型的有源器件：数字器件（门电路、计数器、寄存器、触发器、PLD、CPLD、FPGA、DSP、MCU、CPU、RAM、ROM等）和部分模拟器件（如运算放大器、继电器等）。2.元器

3、件的组装技术THT元件SMT元件焊点印制板焊点印制板THT元件SMT元件3.SMT的技术特点（1）组装密度高、体积小、重量轻（2）可靠性高、抗振能力强（3）高频特性好（4）易于实现自动化（5）降低成本3.2无源元件的频率响应1.导线Z低频:低电阻特性IdealWire高频:电感特性F(frequency)ZRjXj2fLL直导线的电感(引线自感)：4lL0.002l[2.3log(0.75)]HdL：直导线的电感(H)l:直导线的长度(cm)d:直导线的直径(cm)当天线的长度L,,有效辐射体24在EMC

4、中L20300984临界频率:f(MHz)(m)(ft)300984(m),(ft)f(MHz)f(MHz)频率(f)/20/2010MHz30.0m1.50m5ft100MHz3.00m0.15m5.9in200MHz1.50m7.5cm3in1000MHz30.0cm1.5cm0.6in趋肤效应当导体内部的电磁场和电流的大小减小到导体表面值37%(1/e)时,该点到导体表面的距离称为趋肤深度,记为2212ff000铜的趋肤深度f100Hz1.7mm10MHz0.0053mm

5、f越高，越小100MHz0.0017mm1GHz0.00053mm2.电阻（1）材料:碳质、碳薄膜、云母、绕线（2）种类：•片状薄膜电阻（1206，0805，0603，0402）•绕线功率电阻（滑动变阻器）•水泥电阻（耐高温、高压，适用于大功率负载）•金属膜电阻（常用有管脚，有彩色线圈）……（3）主要参数•电阻的精度电阻的精度表示电阻的标称值与实际值的精确度。•电阻额定功率在标准大气压和常温下，电阻元件能够长期连续负荷而不改变电气性能所允许的消耗功率称为电阻的额定功率。•电阻的温度系数•电阻的噪声电阻的噪声是由电阻元件产生和造成

6、的噪声。•频率特性FrZ低频:电阻特性IdealResistorF(frequency)绕线电阻(wirewound)高频等效电路：LRLL:引线电感C:寄生电容C1等效电抗X2fLXCL2fC例.金属电阻引线长度1.27cm,导线用AWG14,整个并联电容为0.3pF,电阻值是10Kohms,200MHz的等效RF阻抗是多少?4l解:L0.002l[2.3log(0.75)]H=8.7nHd200MHz:X2fL=10.93ohmsLRLL1X=2653ohmsC2fCCRXZC=1890.5ohms22

7、RXC3.电容（1）用途：去耦、旁路、谐振电路、滤波等（2）电容器的种类•金属薄膜电容有管脚，包括径向引线和轴向引线•多层陶瓷贴片电容（1206，0805，0603，0402）•钽电解电容•独石（陶瓷）电容－COG(NPO)，X7R,Y5V(Z5U)•涤纶电容（3）主要参数•电容器的标称容量和允许误差•电容器的耐压•电容器的温度系数•电容器的漏电流和绝缘电阻•电容器的损耗Fr•频率特性ZCapacitiveInductiveIdealCapacitor低频:电容特性Rs+RpF(frequency)高频:频率超过自谐振频率,呈感

8、性RpRsL电容高频等效电路：C1有效串联电阻ESR为Rs,Rp的等效阻抗,XC2fCX电路品质因素:C,Q越大,电容越好QESR平板电容器:Q0.2249ACpFVd012自由空间介电常数8.854100A:平板电容器的面积