完美EMC電路設(shè)計(jì)攻略

1、第一講：完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：遵循三大規(guī)律、三個(gè)要素【導(dǎo)讀】產(chǎn)品上市周期短，EMC測(cè)試遲遲不通過，令很多工程師“一夜愁白了頭發(fā)”。本期大講臺(tái)，我們?yōu)榇蠹曳窒鞥MC三個(gè)規(guī)律和EMC問題三要素，會(huì)使得EMC問題變的有規(guī)可循，堅(jiān)持EMC的規(guī)律使得解決EMC問題省時(shí)省力，事半功倍。在進(jìn)行電子設(shè)計(jì)方案過程中需要工程師在設(shè)計(jì)之初就進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)!在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段，主要針對(duì)產(chǎn)品需要滿足EMC法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)產(chǎn)品采用什么屏蔽設(shè)計(jì)方案、選擇什么屏蔽材料，以及材料的厚度提出設(shè)計(jì)方案，另外對(duì)屏蔽體之間的搭接設(shè)計(jì)，縫隙設(shè)計(jì)考慮，同時(shí)重點(diǎn)考慮接口連接器與結(jié)構(gòu)件的配合。一、EMC設(shè)計(jì)的三大規(guī)律規(guī)律一、EMC費(fèi)效比關(guān)

2、系規(guī)律： EMC問題越早考慮、越早解決，費(fèi)用越小、效果越好。在新產(chǎn)品研發(fā)階段就進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，比等到產(chǎn)品EMC測(cè)試不合格才進(jìn)行改進(jìn)，費(fèi)用可以大大節(jié)省，效率可以大大提高;反之，效率就會(huì)大大降低，費(fèi)用就會(huì)大大增加。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在功能設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，到樣板、樣機(jī)完成則通過EMC測(cè)試，是最省時(shí)間和最有經(jīng)濟(jì)效益的。相反，產(chǎn)品研發(fā)階段不考慮EMC，投產(chǎn)以后發(fā)現(xiàn)EMC不合格才進(jìn)行改進(jìn)，非但技術(shù)上帶來很大難度、而且返工必然帶來費(fèi)用和時(shí)間的大大浪費(fèi)，甚至由于涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)的缺陷，無法實(shí)施改進(jìn)措施，導(dǎo)致產(chǎn)品不能上市。規(guī)律二、高頻電流環(huán)路面積S越大, EMI輻射越嚴(yán)重。高頻信號(hào)電流流經(jīng)電感最

3、小路徑。當(dāng)頻率較高時(shí)，一般走線電抗大于電阻，連線對(duì)高頻信號(hào)就是電感，串聯(lián)電感引起輻射。電磁輻射大多是EUT被測(cè)設(shè)備上的高頻電流環(huán)路產(chǎn)生的，最惡劣的情況就是開路之天線形式。對(duì)應(yīng)處理方法就是減少、減短連線，減小高頻電流回路面積，盡量消除任何非正常工作需要的天線，如不連續(xù)的布線或有天線效應(yīng)之元器件過長的插腳。減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要任務(wù)之一，就是想方設(shè)法減小高頻電流環(huán)路面積S。規(guī)律三、環(huán)路電流頻率f越高，引起的EMI輻射越嚴(yán)重，電磁輻射場(chǎng)強(qiáng)隨電流頻率f的平方成正比增大。減少輻射騷擾或提高射頻輻射抗干擾能力的最重要途徑之二，就是想方設(shè)法減小騷擾源高頻電流頻率f，即減小騷擾電磁波的頻

4、率f。二、EMC問題三要素開關(guān)電源及數(shù)字設(shè)備由于脈沖電流和電壓具有很豐富的高頻諧波，因此會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的輻射。電磁干擾包括輻射型(高頻) EMI、傳導(dǎo)型(低頻)EMI，即產(chǎn)生EMC問題主要通過兩個(gè)途徑:一個(gè)是空間電磁波干擾的形式;另一個(gè)是通過傳導(dǎo)的形式，換句話說，產(chǎn)生EMC問題的三個(gè)要素是：電磁干擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。輻射干擾主要通過殼體和連接線以電磁波形式污染空間電磁環(huán)境；傳導(dǎo)干擾是通過電源線騷擾公共電網(wǎng)或通過其他端子（如：射頻端子，輸入端子）影響相連接的設(shè)備。            

5、;               傳導(dǎo)、輻射    騷擾源-（途徑）- 敏感受體                          近場(chǎng)耦合 例如 IT、AV設(shè)備，可能的騷

6、擾源有：1） FM接收機(jī)、TV接收機(jī)本機(jī)振蕩，基波及諧波由高頻頭、本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生；2） 開關(guān)電源的開關(guān)脈沖及高次諧波，同步信號(hào)方波及高頻諧波，行掃描顯像電路產(chǎn)生的行、場(chǎng)信號(hào)及高頻諧波；3） 數(shù)字電路工作需要的各種時(shí)鐘信號(hào)及高頻諧波、以及它們的組合，各種時(shí)鐘如CPU芯片工作時(shí)鐘、MPEG解碼器工作時(shí)鐘、視頻同步時(shí)鐘（27MHz，16.9344MHz ,40.5MHz）等；4） 數(shù)字信號(hào)方波及高頻諧波，晶振產(chǎn)生的高次諧波，非線性電路現(xiàn)象（非線性失真、互調(diào)、飽和失真、截止失真）等引起的無用信號(hào)、雜散信號(hào)；5） 非正弦波波形，波形毛剌、過沖、振鈴，電路設(shè)計(jì)存在的寄生頻率點(diǎn)。6） 對(duì)于敏感受體通過耦合

7、途徑接受的外部騷擾包括浪涌、快速脈沖群、靜電、電壓跌落、電壓變化和各種電磁場(chǎng)。電磁騷擾的特性：1. 單位脈沖的頻譜最寬；2. 頻譜中低頻含量取決于脈沖的面積，高頻分量取決于脈沖前后沿的陡度；3. 晶體振蕩電平必須滿足一定幅度, 數(shù)字電路才能按一定的時(shí)序工作，使晶振產(chǎn)生的騷擾呈現(xiàn)覆蓋帶寬、騷擾電平高的特點(diǎn)；4. 收發(fā)天線極化、方向特性相同時(shí)，EMI輻射和接受最嚴(yán)重；收發(fā)天線面積越大, EMI危害逾大；5. 騷擾途徑：輻射，傳導(dǎo)，耦合和輻射、傳導(dǎo)、耦合的組合。6. 電源線傳導(dǎo)騷擾主要由共模電流產(chǎn)生；7. 輻射騷擾主要由差模電流形成的環(huán)路產(chǎn)生。第二講： 完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：元器件選型（上）【

8、導(dǎo)讀】電磁兼容性元器件是解決電磁干擾發(fā)射和電磁敏感度問題的關(guān)鍵，正確選擇和使用這些元器件是做好電磁兼容性設(shè)計(jì)的前提。因此，我們必須深入掌握這些元器件，這樣才有可能設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求、性能價(jià)格比最優(yōu)的電子、電氣產(chǎn)品。而每一種電子元件都有它各自的特性，因此，要求在設(shè)計(jì)時(shí)仔細(xì)考慮。接下來我們將討論一些常見的用來減少或抑制電磁兼容性的電子元件和電路設(shè)計(jì)技術(shù)。目前有兩種基本的電子元件組：有引腳的和無引腳的元件。有引腳線元件有寄生效果，尤其在高頻時(shí)。該引腳形成了一個(gè)小電感，大約是1nH/mm/引腳。引腳的末端也能產(chǎn)生一個(gè)小電容性的效應(yīng)，大約有4pF。因此，引腳的長度應(yīng)盡可能的短。與有引腳的元件相比，無引腳

9、且表面貼裝的元件的寄生效果要小一些。其典型值為：0.5nH的寄生電感和約0.3pF的終端電容。從電磁兼容性的觀點(diǎn)看，表面貼裝元件效果最好，其次是放射狀引腳元件，最后是軸向平行引腳的元件。EMC元件之電容選型在EMC設(shè)計(jì)中，電容是應(yīng)用最廣泛的元件之一，主要用于構(gòu)成各種低通濾波器或用作去耦電容和旁路電容。大量實(shí)踐表明：在EMC設(shè)計(jì)中，恰當(dāng)選擇與使用電容，不僅可解決許多EMI問題，而且能充分體現(xiàn)效果良好、價(jià)格低廉、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。若電容的選擇或使用不當(dāng)，則可能根本達(dá)不到預(yù)期的目的，甚至?xí)觿?EMI程度。從理論上講，電容的容量越大，容抗就越小，濾波效果就越好。一些人也有這種習(xí)慣認(rèn)識(shí)。但是，容量大的電

10、容一般寄生電感也大，自諧振頻率低(如典型的陶瓷電容，0.1F的f0=5 MHz，0.01F的f0=15 MHz，0.001F的f0=50 MHz)，對(duì)高頻噪聲的去耦效果差，甚至根本起不到去耦作用。分立元件的濾波器在頻率超過10 MHz時(shí)，將開始失去性能。元件的物理尺寸越大，轉(zhuǎn)折點(diǎn)頻率越低。這些問題可以通過選擇特殊結(jié)構(gòu)的電容來解決。貼片電容的寄生電感幾乎為零，總的電感也可以減小到元件本身的電感，通常只是傳統(tǒng)電容寄生電感的1/31/5，自諧振頻率可達(dá)同樣容量的帶引線電容的2倍(也有資料說可達(dá)10倍)，是射頻應(yīng)用的理想選擇。傳統(tǒng)上，射頻應(yīng)用一般選擇瓷片電容。但在實(shí)踐中，超小型聚脂或聚苯乙烯薄膜電容也

11、是適用的，因?yàn)樗鼈兊某叽缗c瓷片電容相當(dāng)。三端電容能將小瓷片電容頻率范圍從50 MHz以下拓展到200 MHz以上，這對(duì)抑制VHF頻段的噪聲是很有用的。要在VHF或更高的頻段獲得更好的濾波效果，特別是保護(hù)屏蔽體不被穿透，必須使用饋通電容。EMC元件之電感選型電感是一種可以將磁場(chǎng)和電場(chǎng)聯(lián)系起來的元件，其固有的、可以與磁場(chǎng)互相作用的能力使其潛在地比其他元件更為敏感。和電容類似，聰明地使用電感也能解決許多 EMC問題。下面是兩種基本類型的電感：開環(huán)和閉環(huán)。它們的不同在于內(nèi)部的磁場(chǎng)環(huán)。在開環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場(chǎng)通過空氣閉合;而閉環(huán)設(shè)計(jì)中，磁場(chǎng)通過磁芯完成磁路。電感中的磁場(chǎng)電感比起電容一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它沒有寄生感抗，因

12、此其表面貼裝類型和引線類型沒有什么差別。開環(huán)電感的磁場(chǎng)穿過空氣，這將引起輻射并帶來電磁干擾(EMI)問題。在選擇開環(huán)電感時(shí)，繞軸式比棒式或螺線管式更好，因?yàn)檫@樣磁場(chǎng)將被控制在磁芯(即磁體內(nèi)的局部磁場(chǎng))。開環(huán)電感對(duì)閉環(huán)電感來說，磁場(chǎng)被完全控制在磁心，因此在電路設(shè)計(jì)中這種類型的電感更理想，當(dāng)然它們也比較昂貴。螺旋環(huán)狀的閉環(huán)電感的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它不僅將磁環(huán)控制在磁心，還可以自行消除所有外來的附帶場(chǎng)輻射。電感的磁芯材料主要有兩種類型：鐵和鐵氧體。鐵磁芯電感用于低頻場(chǎng)合(幾十KHz)，而鐵氧體磁芯電感用于高頻場(chǎng)合(到MHz)。因此鐵氧體磁芯電感更適合于EMC應(yīng)用。在EMC應(yīng)用中特別使用了兩種特殊的電感類型

13、：鐵氧體磁珠和鐵氧體磁夾。鐵和鐵氧體可作電感磁芯骨架。鐵芯電感常應(yīng)用于低頻場(chǎng)合(幾十KHz)，而鐵氧體芯電感常應(yīng)用于高頻場(chǎng)合(MHz)。所以鐵氧芯感應(yīng)體更適合于EMC應(yīng)用。EMC元件之磁珠選型磁珠由氧磁體組成，電感由磁心和線圈組成，磁珠把交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為熱能，電感把交流存儲(chǔ)起來，再緩慢的釋放。磁珠的電路符號(hào)就是電感但是型號(hào)上可以看出使用的是磁珠在電路功能上，磁珠和電感是原理相同的，只是頻率特性不同罷了。電感是儲(chǔ)能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換(消耗)器件。電感多用于電源濾波回路，側(cè)重于抑止傳導(dǎo)性干擾;磁珠多用于信號(hào)回路，主要用于EMI方面。磁珠用來吸收超高頻信號(hào)，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高

14、頻存儲(chǔ)器電路(DDR，SDRAM，RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種儲(chǔ)能元件，用在LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHz。EMC元件之TVS二極管選型二極管是最簡單的半導(dǎo)體器件。由于其獨(dú)特的特性，某些二極管有助于解決并防止與EMC相關(guān)的一些問題。TVS二極管的選型步驟如下：1. 確定待保護(hù)電路的直流電壓或持續(xù)工作電壓。如果是交流電，應(yīng)計(jì)算出最大值，即用有效值*1.414。2. TVS的反向變位電壓即工作電壓（VRWM）-選擇TVS的VRWM等于或大于上述步驟1所規(guī)定的操作電壓。這就保證了在正常工作條件下TVS吸收的電流可忽略不計(jì),如果步驟1所規(guī)

15、定的電壓高于TVS的VRWM ,TVS將吸收大量的漏電流而處于雪崩擊穿狀態(tài)，從而影響電路的工作。3. 最大峰值脈沖功率：確定電路的干擾脈沖情況,根據(jù)干擾脈沖的波形、脈沖持續(xù)時(shí)間,確定能夠有效抑制該干擾的TVS峰值脈沖功率。4. 所選TVS的最大箝位電壓（VC）應(yīng)低于被保護(hù)電路所允許的最大承受電壓。5. 單極性還是雙極性-常常會(huì)出現(xiàn)這樣的誤解即雙向TVS用來抑制反向浪涌脈沖，其實(shí)并非如此。雙向TVS用于交流電或來自正負(fù)雙向脈沖的場(chǎng)合。TVS有時(shí)也用于減少電容。如果電路只有正向電平信號(hào)，那麼單向TVS就足夠了。TVS操作方式如下：正向浪涌時(shí),TVS處于反向雪崩擊穿狀態(tài)；反向浪涌時(shí)，TVS類似正向偏

16、置二極管一樣導(dǎo)通并吸收浪涌能量。在低電容電路里情況就不是這樣了。應(yīng)選用雙向TVS以保護(hù)電路中的低電容器件免受反向浪涌的損害。6. 如果知道比較準(zhǔn)確的浪涌電流IPP，那么可以利用VC來確定其功率，如果無法確定功率的概范圍，一般來說，選擇功率大一些比較好。第三講： 完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：元器件選型（下）【導(dǎo)讀】EMC設(shè)計(jì)是一個(gè)很繁瑣的問題，一個(gè)小細(xì)節(jié)沒有注意到就可能全軍覆沒。如果在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候考慮的越全面，就可以避免后期EMC測(cè)試不達(dá)標(biāo)時(shí)的不知所措。本期大講臺(tái)，我們主要介紹濾波器該如何選型，同時(shí)還有一個(gè)很容易被工程師忽略的部分，就是電磁屏蔽材料的選用。電磁干擾濾波器的選用EMC設(shè)計(jì)中的濾波

17、器通常指由L，C構(gòu)成的低通濾波器。不同結(jié)構(gòu)的濾波器的主要區(qū)別之一，是其中的電容與電感的聯(lián)接方式不同。濾波器的有效性不僅與其結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò)的阻抗有關(guān)。如單個(gè)電容的濾波器在高阻抗電路中效果很好，而在低阻抗電路中效果很差。實(shí)踐表明，即使對(duì)一個(gè)經(jīng)過很好設(shè)計(jì)并且具有正確的屏蔽和接地措施的產(chǎn)品，也仍然會(huì)有傳導(dǎo)干擾發(fā)射或傳導(dǎo)干擾進(jìn)入產(chǎn)品。濾波是壓縮干擾頻譜的一種有效方法，當(dāng)干擾頻譜不同于有用信號(hào)的頻帶時(shí)，可以用電磁干擾濾波器將無用的干擾濾除。因此，恰當(dāng)?shù)剡x擇和正確地使用濾波器對(duì)抑制傳導(dǎo)干擾是十分重要的。從頻率選擇的角度出發(fā)，電磁干擾濾波器屬于低通濾波器，分為信號(hào)線濾波器和電源線濾波器等。1.&

18、#160;信號(hào)線濾波器信號(hào)線濾波器是用在各種信號(hào)線上的低通濾波器，用來濾除高頻干擾成分。可分為線路板濾波器、饋通濾波器和連接器濾波器等三種。線路板濾波器適合于安裝在線路板上，具有成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn);饋通濾波器適合于安裝在屏蔽殼體上，特別適用于單根導(dǎo)線或電纜穿過屏蔽體時(shí)使用;濾波器連接器適用于多根導(dǎo)線或電纜穿過屏蔽體時(shí)使用。濾波器連接器在外形上和尺寸上都和普通連接器相同，兩者完全可以互換。但濾波器連接器的每個(gè)針或孔上都有一個(gè)低通濾波器，它的電路可以是單個(gè)電容的，也可以是L型或型的。選用信號(hào)線濾波器時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用的場(chǎng)合，選擇濾波器的類型，根據(jù)濾波要求選擇濾波器的電路和性能指標(biāo)，為了保證信號(hào)頻率

19、順利通過濾波器，濾波器的截止頻率應(yīng)高于信號(hào)頻率的上限。此外，還應(yīng)正確選擇濾波器的工作電壓、電流、溫度范圍等。在使用信號(hào)線濾波器時(shí)，最重要的是保證濾波器有良好的接地，接地線應(yīng)盡量短。濾波器外殼應(yīng)與屏蔽體有良好的電接觸，可以使用焊接方式或采用射頻電磁密封襯墊。新研制的濾波器陣列板是將濾波器制成微形器件，并排列成陣列，能快速安裝到電子產(chǎn)品的底板或隔斷上，以實(shí)現(xiàn)密封或隔離。2. 電源線濾波器電源線是電磁干擾傳入設(shè)備和傳出設(shè)備的主要途徑。為防止這兩種情況的發(fā)生，必須在設(shè)備的電源接口安裝電源線濾波器。它只允許電源頻率通過，而高于電源頻率的電磁干擾卻受到很大的衰減。電源線上的干擾以兩種形式出現(xiàn)，在

20、火線、零線回路中的干擾為差模干擾，在火線、零線與地線回路中的干擾為共模干擾。雖然電源線濾波器對(duì)差模干擾和共模干擾都有抑制作用，但效果不一樣，應(yīng)分別給出兩者的插入損耗。除了特別說明允許不接地的濾波器外，所有電源濾波器都必須接地，因?yàn)闉V波器中的共模旁路電容只有接地時(shí)才起作用。使用電源濾波器時(shí)，應(yīng)盡量靠近電源入口處安裝，并使濾波器的輸入/輸出端之間屏蔽隔離，避免電磁干擾從輸入端直接耦合到濾波器的輸出端。此外，濾波器的接地點(diǎn)還應(yīng)盡量靠近設(shè)備的接地點(diǎn)。電源線濾波器的技術(shù)指標(biāo)包括：最大泄漏電流、耐壓、額定工作頻率、額定工作電壓、額定工作電流和溫度范圍等。電磁兼容性元器件是解決電磁干擾發(fā)射和電磁敏感度問題的

21、關(guān)鍵，正確選擇和使用這些元器件是做好電磁兼容性設(shè)計(jì)的前提。因此，我們必須深入掌握這些元器件，這樣才有可能設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)要求、性能價(jià)格比最優(yōu)的電子、電氣產(chǎn)品。模擬與邏輯有源器件的選用電磁干擾發(fā)射和電磁敏感度的關(guān)鍵是模擬與邏輯有源器件的選用。必須注意有源器件固有的敏感特性和電磁發(fā)射特性。有源器件可分為調(diào)諧器件和基本頻帶器件。調(diào)諧器件起帶通元件作用，其頻率特性包括：中心頻率、帶寬、選擇性和帶外亂真響應(yīng);基本領(lǐng)帶器件起低通元件作用，其頻率特性包括：截止頻率、通帶特性、帶外抑制特性和亂真響應(yīng)。此外還有輸入阻抗特性和輸入端的平衡不平衡特性等。模擬器件的敏感度特性取決于靈敏度和帶寬，而靈敏度以器件的固有噪聲

22、為基礎(chǔ)。邏輯器件的敏感度特性取決于直流噪聲容限和噪聲抗擾度。有源器件有兩種電磁發(fā)射源：傳導(dǎo)干擾通過電源線、接地線和互連線進(jìn)行傳輸，并隨頻率增加而增加;輻射干擾通過器件本身或通過互連線進(jìn)行輻射，并隨頻率的平方而增加。瞬態(tài)地電流是傳導(dǎo)干擾和輻射干擾的初始源，減少瞬態(tài)地電流必須減小接地阻抗和使用去耦電容。邏輯器件的翻轉(zhuǎn)時(shí)間越短，所占頻譜越寬。為此，應(yīng)當(dāng)在保證實(shí)現(xiàn)功能的前提下，盡可能增加信號(hào)的上升/下降時(shí)間。數(shù)字電路是一種最常見的寬帶干擾源，其電磁發(fā)射可分為差模和共模兩種形式。為了減少發(fā)射，應(yīng)盡可能降低頻率和信號(hào)電平;為了控制差模輻射，必須將印制電路板上的信號(hào)線、電源線和它們的回線緊靠在一起，減小回路

23、面積;為了控制共模輻射，可以使用柵網(wǎng)地線或接地平面，也可使用共模扼流圈。同時(shí)，選擇“干凈地”作為接地點(diǎn)也是十分重要的。 鐵氧體電磁干擾抑制元件鐵氧體是一種立方晶格結(jié)構(gòu)的亞鐵磁性材料。它的制造工藝和機(jī)械性能與陶瓷相似，顏色為灰黑色。對(duì)于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率和飽和磁通密度Bs。磁導(dǎo)率可以表示為復(fù)數(shù)，實(shí)數(shù)部分構(gòu)成電感，虛數(shù)部分代表損耗，隨著頻率的增加而增加。因此，它的等效電路為由電感L和電阻R組成的串聯(lián)電路，L和R都是頻率的函數(shù)。例如磁導(dǎo)率為850的鐵氧體，在10MHz時(shí)阻抗小于10，而超過l00MHz后阻抗大于100，使高頻干擾大大衰減。這樣，就構(gòu)成了一個(gè)低通

24、濾波器。低頻時(shí)R很小，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制;高頻時(shí)R增大，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能。鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。例如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。不同的鐵氧體抑制元件，有不同的最佳抑制頻率范圍。通常磁導(dǎo)率越高，抑制頻率就越低。此外，鐵氧體體積越大，抑制效果越好。在體積一定時(shí)，長而細(xì)的形狀比短而粗的抑制效果好，內(nèi)徑越小抑制效果也越好。但在有直流或交流偏流的情況下，還存在鐵氧體飽和的問題，抑制元件橫截面越大，越不易飽和，可

25、承受的偏流越大。鐵氧體抑制元件應(yīng)當(dāng)安裝在靠近干擾源的地方。對(duì)于輸入/輸出電路，則應(yīng)盡量靠近屏蔽殼的進(jìn)、出口處。安裝時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意，鐵氧體元件易破碎，應(yīng)采取可靠的固定措施。電磁屏蔽材料的選用具有較高導(dǎo)電、導(dǎo)磁特性的材料可以用作屏蔽材料。常用的有鋼板、鋁板、鋁箔、銅板、銅箔等。也可以在塑料機(jī)箱上噴涂鎳漆或銅漆的方法實(shí)現(xiàn)屏蔽。屏蔽機(jī)箱的屏蔽效能除了與所選屏蔽材料的導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率和厚度有關(guān)外，在很大程度上還依賴于機(jī)箱的結(jié)構(gòu)，即其導(dǎo)電連續(xù)性。任何實(shí)用的屏蔽機(jī)箱上都有縫隙，這些縫隙是由于屏蔽板之間臨時(shí)性搭接所造成的。由于縫隙的導(dǎo)電不連續(xù)性，在縫隙處會(huì)產(chǎn)生電磁泄漏。因此，對(duì)于永久性搭接，可以使用焊接的方法消除

26、縫隙。如果使用鉚接或螺釘連接，間距必須足夠小。對(duì)于非永久性搭接，采用電磁密封襯墊等屏蔽材料則是十分有效的手段。1.電磁密封襯墊電磁密封襯墊是一種彈性好、導(dǎo)電性高的材料。將這種材料填充在縫隙處，能保持導(dǎo)電連續(xù)性，是解決縫隙電磁泄漏的好方法。在選用電磁密封襯墊時(shí)，需要熟悉以下特性參數(shù)：轉(zhuǎn)移阻抗設(shè)襯墊和兩側(cè)屏蔽板的接合面上流過電流I，而兩側(cè)屏蔽板之間的電壓為V，則轉(zhuǎn)移阻抗定義為Zr=V/I。轉(zhuǎn)移阻抗越低，則兩側(cè)屏蔽板之間的電磁泄漏越小，加襯墊后該縫隙的屏蔽效能越高。硬度襯墊的硬度應(yīng)當(dāng)適中，硬度太低，易造成接觸不良，屏蔽效能較低;硬度太高，需要較大的壓力，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成困難。壓縮永久形變襯墊只有在外力

27、作用下發(fā)生一定的形變時(shí)，才有屏蔽作用。當(dāng)外力去掉后，襯墊不會(huì)完全恢復(fù)到原來的形狀，即發(fā)生了永久形變。當(dāng)然，襯墊的壓縮永久形變?cè)叫≡胶谩Ｒr墊厚度襯墊的厚度應(yīng)能滿足接觸面不平整度的要求，利用其彈性，將縫隙填充滿，達(dá)到導(dǎo)電連續(xù)性的目的。常用的電磁密封襯墊有以下幾種類型：金屬絲網(wǎng)襯墊用金屬絲編織成的彈性網(wǎng)套，為純金屬接觸，接觸電阻低;但金屬絲在高頻時(shí)會(huì)呈現(xiàn)較大感抗，使屏蔽效能降低。所以只適用于l吉赫以下的頻率范圍。橡膠芯編織網(wǎng)套將金屬絲編織的網(wǎng)套套在發(fā)泡橡膠芯或硅橡膠芯上，具有很好的彈性和導(dǎo)電性。導(dǎo)電橡膠襯墊在硅橡膠內(nèi)填充金屬顆?；蚪饘俳z，構(gòu)成導(dǎo)電的彈性物質(zhì)。由于導(dǎo)電橡膠中的導(dǎo)電顆粒之間的容抗在高頻時(shí)

28、會(huì)降低，因此，填充金屬顆粒在高頻時(shí)屏蔽效能較高。如果填充方向一致的金屬絲，還可以做到純金屬接觸，但由于金屬絲在高頻時(shí)呈現(xiàn)較大感抗，使屏蔽效能降低，所以填充金屬絲時(shí)只適用于低頻。鈹銅指形簧片利用被銅良好的導(dǎo)電性和彈性，可制成各種指形簧片。由于純金屬接觸，直流電阻低，感抗又小，所以低頻和高頻時(shí)都具有較高的屏蔽效能。螺旋管襯墊用鍍錫被銅或不銹鋼做成的螺旋管，具有良好的彈性和導(dǎo)電性，是目前屏蔽效能最高的襯墊。2.導(dǎo)電化合物導(dǎo)電化合物包括各種導(dǎo)電膠和各種導(dǎo)電填充物等。環(huán)氧導(dǎo)電膠可用于金屬之間，金屬與非金屬之間，各種硬性表面之間的導(dǎo)電粘接?？纱婧稿a，完成微波器件引線連接;可修復(fù)印制板線路，可用于導(dǎo)電陶瓷

29、粘接，天線元件粘接，玻璃除霜粘接，導(dǎo)電/導(dǎo)熱粘接，微波波導(dǎo)部件粘接等。硅脂導(dǎo)電膠用于將彈性的導(dǎo)電橡膠粘接固定在金屬表面上，可應(yīng)用于航天、航空、軍用等電子設(shè)備中。導(dǎo)電填充物是一種高導(dǎo)電漿糊狀材料，用于無法加裝屏蔽襯墊的縫隙處，固化后仍保持彈性。3. 截止波導(dǎo)通風(fēng)板屏蔽機(jī)箱的通風(fēng)口及其它開口都是主要的電磁輻射源。采用開小孔或加金屬絲網(wǎng)的方法都難以達(dá)到滿意的屏蔽效能。理論證明，當(dāng)金屬管截面尺寸滿足一定條件時(shí)，可以傳輸一定頻率范圍的電磁波，稱為波導(dǎo)管。而波導(dǎo)管存在一個(gè)截止頻率，當(dāng)頻率低于截止頻率時(shí)，電磁波被截止而不能傳輸。根據(jù)這個(gè)原理可以設(shè)計(jì)成截止波導(dǎo)管。截止波導(dǎo)通風(fēng)板由許多截止波導(dǎo)管依次排

30、列組成，為了提高通風(fēng)效率，每個(gè)截止波導(dǎo)管的截面都設(shè)計(jì)為六角形，故又稱蜂窩狀通風(fēng)板。當(dāng)屏蔽效能要求很高時(shí)，可用兩塊截止波導(dǎo)通風(fēng)板構(gòu)成雙層通風(fēng)板。而通風(fēng)板材料的導(dǎo)電率是屏蔽效能的重要因素，采用高導(dǎo)電率材料或鍍層的通風(fēng)板可以得到高屏蔽效能。4.導(dǎo)電玻璃和導(dǎo)電膜片顯示屏或顯示窗口既要滿足視覺要求，又要滿足防電磁輻射的要求，為此，可選用導(dǎo)電玻璃實(shí)現(xiàn)屏蔽。導(dǎo)電玻璃可用兩塊光學(xué)玻璃中間夾金屬絲網(wǎng)構(gòu)成，金屬絲網(wǎng)密度越大，屏蔽效能就越高，但透光性變得越差。導(dǎo)電玻璃也可由光學(xué)玻璃或有機(jī)玻璃表面鍍的金屬薄膜構(gòu)成。此外，還可在透明聚脂膜片上鍍以金屬薄膜，制成柔性透明導(dǎo)電膜片。這種膜片的透光性可達(dá)70%(80%，而且膜

31、片很薄，僅0.13mm，可以直接貼覆在常規(guī)玻璃或有機(jī)玻璃表面，特別適用于要求高透明度和中等屏蔽效能的儀表表盤、液晶顯示器、面板指示燈孔、彩色顯示器等部位。第四講：完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)【導(dǎo)讀】除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外，良好的印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)在電磁兼容性中也是一個(gè)非常重要的因素。PCB EMC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，是盡可能減小回流面積，讓回流路徑按照設(shè)計(jì)的方向流動(dòng)。最常見返回電流問題來自于參考平面的裂縫、變換參考平面層、以及流經(jīng)連接器的信號(hào)。本講將從PCB的分層策略、布局技巧和布線規(guī)則三個(gè)方面，介紹EMC的PCB設(shè)計(jì)技術(shù)。PCB分層策略電路板設(shè)計(jì)中厚度、過孔制程和電路板的

32、層數(shù)不是解決問題的關(guān)鍵，優(yōu)良的分層堆疊是保證電源匯流排的旁路和去耦、使電源層或接地層上的瞬態(tài)電壓最小并將信號(hào)和電源的電磁場(chǎng)屏蔽起來的關(guān)鍵。從信號(hào)走線來看，好的分層策略應(yīng)該是把所有的信號(hào)走線放在一層或若干層，這些層緊挨著電源層或接地層。對(duì)於電源，好的分層策略應(yīng)該是電源層與接地層相鄰，且電源層與接地層的距離盡可能小，這就是我們所講的“分層”策略。下面我們將具體談?wù)剝?yōu)良的PCB分層策略。1布線層的投影平面應(yīng)該在其回流平面層區(qū)域內(nèi)。布線層如果不在其回流平面層地投影區(qū)域內(nèi)，在布線時(shí)將會(huì)有信號(hào)線在投影區(qū)域外，導(dǎo)致“邊緣輻射”問題，并且還會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積地增大，導(dǎo)致差模輻射增大。2盡量避免布線層相鄰的設(shè)置

33、。因?yàn)橄噜彶季€層上的平行信號(hào)走線會(huì)導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_，所以如果無法避免布線層相鄰，應(yīng)該適當(dāng)拉大兩布線層之間的層間距，縮小布線層與其信號(hào)回路之間的層間距。3相鄰平面層應(yīng)避免其投影平面重疊。因?yàn)橥队爸丿B時(shí)，層與層之間耦合電容會(huì)導(dǎo)致各層之間噪聲互相耦合。多層板設(shè)計(jì)時(shí)鐘頻率超過5MHz，或信號(hào)上升時(shí)間小于5ns時(shí)，為了使信號(hào)回路面積能夠得到很好的控制，一般需要使用多層板設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)多層板時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)原則：1關(guān)鍵布線層（時(shí)鐘線、總線、接口信號(hào)線、射頻線、復(fù)位信號(hào)線、片選信號(hào)線以及各種控制信號(hào)線等所在層）應(yīng)與完整地平面相鄰，優(yōu)選兩地平面之間，如圖1所示。關(guān)鍵信號(hào)線一般都是強(qiáng)輻射或極其敏感的信號(hào)線，靠近地平面

34、布線能夠使其信號(hào)回路面積減小，減小其輻射強(qiáng)度或提高抗干擾能力。  圖1：關(guān)鍵布線層在兩地平面之間2電源平面應(yīng)相對(duì)于其相鄰地平面內(nèi)縮（建議值5H20H）。電源平面相對(duì)于其回流地平面內(nèi)縮可以有效抑制“邊緣輻射”問題，如圖2所示。圖2：電源平面應(yīng)相對(duì)于其相鄰地平面內(nèi)縮此外，單板主工作電源平面（使用最廣泛的電源平面）應(yīng)與其地平面緊鄰，以有效地減小電源電流的回路面積，如圖3所示。圖3 ：電源平面應(yīng)與其地平面緊鄰3單板TOP、BOTTOM層是否無50MHz的信號(hào)線。如有，最好將高頻信號(hào)走在兩個(gè)平面層之間，以抑制其對(duì)空間的輻射。單層板和雙層板設(shè)計(jì)對(duì)于單層板和雙層板的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)注意關(guān)鍵信號(hào)線和電源

35、線的設(shè)計(jì)。電源走線附近必須有地線與其緊鄰、平行走線，以減小電源電流回路面積。單層板的關(guān)鍵信號(hào)線兩側(cè)應(yīng)該布“Guide Ground Line”，如圖4所示。雙層板的關(guān)鍵信號(hào)線地投影平面上應(yīng)有大面積鋪地，或者同單層板地處理辦法，設(shè)計(jì)“Guide Ground Line”，如圖5所示。關(guān)鍵信號(hào)線兩側(cè)地“保衛(wèi)地線”一方面可以減小信號(hào)回路面積，另外，還可以防止信號(hào)線與其他信號(hào)線之間地串?dāng)_。 圖4：單層板的關(guān)鍵信號(hào)線兩側(cè)布“Guide Ground Line”圖5 ：雙層板的關(guān)鍵信號(hào)線地投影平面上大面積鋪地圖6：PCB板的分層可以依據(jù)下表來設(shè)計(jì)PCB布局技巧PCB布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分遵守沿信號(hào)流向直線放置

36、的設(shè)計(jì)原則，盡量避免來回環(huán)繞，如圖6所示。這樣可以避免信號(hào)直接耦合，影響信號(hào)質(zhì)量。此外，為了防止電路之間、電子元器件之間的互相干擾和耦合，電路的放置和元器件的布局應(yīng)遵從如下原則： 圖 7：電路模塊沿信號(hào)流向直線放置1單板上如果設(shè)計(jì)了接口“干凈地”，則濾波、隔離器件應(yīng)放置在“干凈地”和工作地之間的隔離帶上。這樣可以避免濾波或隔離器件通過平面層互相耦合，削弱效果。此外，“干凈地”上，除了濾波和防護(hù)器件之外，不能放置任何其他器件。2多種模塊電路在同一PCB上放置時(shí)，數(shù)字電路與模擬電路、高速與低速電路應(yīng)分開布局，以避免數(shù)字電路、模擬電路、高速電路以及低速電路之間的互相干擾。另外，當(dāng)線路板上同時(shí)存在高、

37、中、低速電路時(shí)，為了避免高頻電路噪聲通過接口向外輻射，應(yīng)該遵從圖7中的布局原則。圖8：高、中、低速電路布局原則 3線路板電源輸入口的濾波電路應(yīng)應(yīng)靠近接口放置，避免已經(jīng)經(jīng)過了濾波的線路被再次耦合。圖9：電源輸入口的濾波電路應(yīng)應(yīng)靠近接口放置 4接口電路的濾波、防護(hù)以及隔離器件靠近接口放置，如圖9所示，可以有效的實(shí)現(xiàn)防護(hù)、濾波和隔離的效果。如果接口處既有濾波又有防護(hù)電路，應(yīng)該遵從先防護(hù)后濾波的原則。因?yàn)榉雷o(hù)電路是用來進(jìn)行外來過壓和過流抑制的，如果將防護(hù)電路放置在濾波電路之后，濾波電路會(huì)被過壓和過流損壞。此外，由于電路的輸入輸出走線相互耦合時(shí)會(huì)削弱濾波、隔離或防護(hù)效果，布局時(shí)要保證

38、濾波電路（濾波器）、隔離以及防護(hù)電路的輸入輸出線不要相互耦合。圖10：接口電路的濾波、防護(hù)以及隔離器件靠近接口放置5敏感電路或器件（如復(fù)位電路等）遠(yuǎn)離單板各邊緣特別是單板接口側(cè)邊緣至少1000mil。6存在較大電流變化的單元電路或器件（如電源模塊的輸入輸出端、風(fēng)扇及繼電器）附近應(yīng)放置儲(chǔ)能和高頻濾波電容，以減小大電流回路的回路面積。7濾波器件需并排放置，以防止濾波后的電路被再次干擾。8晶體、晶振、繼電器、開關(guān)電源等強(qiáng)輻射器件遠(yuǎn)離單板接口連接器至少1000mil。這樣可將干擾直接向外輻射或在外出電纜上耦合出電流來向外輻射。PCB布線規(guī)則除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外，良好的印制電路板（PCB）布線

39、在電磁兼容性中也是一個(gè)非常重要的因素。既然PCB是系統(tǒng)的固有成分，在PCB布線中增強(qiáng)電磁兼容性不會(huì)給產(chǎn)品的最終完成帶來附加費(fèi)用。任何人都應(yīng)記住一個(gè)拙劣的PCB布線能導(dǎo)致更多的電磁兼容問題，而不是消除這些問題，在很多例子中，就算加上濾波器和元器件也不能解決這些問題。到最后，不得不對(duì)整個(gè)板子重新布線。因此，在開始時(shí)養(yǎng)成良好的PCB布線習(xí)慣是最省錢的辦法。下面將對(duì)PCB布線的一些普遍規(guī)則和電源線、地線及信號(hào)線的設(shè)計(jì)策略進(jìn)行介紹，最后，根據(jù)這些規(guī)則，對(duì)空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路提出改進(jìn)措施。1.  布線分離布線分離的作用是將PCB同一層內(nèi)相鄰線路之間的串?dāng)_和噪聲耦合最小化。3W規(guī)范表明所

40、有的信號(hào)（時(shí)鐘，視頻，音頻，復(fù)位等等）都必須象圖10所示那樣，在線與線，邊沿到邊沿間予以隔離。為了進(jìn)一步的減小磁耦合，將基準(zhǔn)地布放在關(guān)鍵信號(hào)附近以隔離其他信號(hào)線上產(chǎn)生的耦合噪聲。 圖11：線跡隔離 2保護(hù)與分流線路設(shè)置分流和保護(hù)線路是對(duì)關(guān)鍵信號(hào)，比如對(duì)在一個(gè)充滿噪聲的環(huán)境中的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行隔離和保護(hù)的非常有效的方法。在圖12中，PCB內(nèi)的并聯(lián)或者保護(hù)線路是沿著關(guān)鍵信號(hào)的線路布放。保護(hù)線路不僅隔離了由其他信號(hào)線上產(chǎn)生的耦合磁通，而且也將關(guān)鍵信號(hào)從與其他信號(hào)線的耦合中隔離開來。分流線路和保護(hù)線路之間的不同之處在于分流線路不必被端接（與地連接），但是保護(hù)線路的兩端都必須連接到地。為了進(jìn)一

41、步的減少耦合，多層PCB中的保護(hù)線路可以每隔一段就加上到地的通路。圖12：分流和保護(hù)線路3電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時(shí)、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。在單面板或雙面板中，如果電源線走線很長，應(yīng)每隔3000mil對(duì)地加去耦合電容，電容取值為10uF1000pF。4地線設(shè)計(jì)地線設(shè)計(jì)的原則是：(1)數(shù)字地與模擬地分開。若線路板上既有邏輯電路又有線性電路，應(yīng)使它們盡量分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而租，高頻元件周圍盡量用柵格狀大面積

42、地箔。(2)接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應(yīng)將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在23mm以上。(3)接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制板，其接地電路布成團(tuán)環(huán)路大多能提高抗噪聲能力。5信號(hào)線設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵信號(hào)線，如果單板有內(nèi)部信號(hào)走線層，則時(shí)鐘等關(guān)鍵信號(hào)線布在內(nèi)層，優(yōu)先考慮優(yōu)選布線層。另外，關(guān)鍵信號(hào)線一定不能跨分割區(qū)走線，包括過孔、焊盤導(dǎo)致的參考平面間隙，否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)回路面積的增大。而且關(guān)鍵信號(hào)線應(yīng)距參考平面邊沿3H（H為線距離參考平面的高度），以抑制邊緣輻射效應(yīng)。對(duì)于時(shí)鐘線、總線、射頻線等強(qiáng)輻射

43、信號(hào)線和復(fù)位信號(hào)線、片選信號(hào)線、系統(tǒng)控制信號(hào)等敏感信號(hào)線，應(yīng)遠(yuǎn)離接口外出信號(hào)線。從而避免強(qiáng)輻射信號(hào)線上的干擾耦合到外出信號(hào)線上，向外輻射；也避免接口外出信號(hào)線帶進(jìn)來的外來干擾耦合到敏感信號(hào)線上，導(dǎo)致系統(tǒng)誤操作。對(duì)于差分信號(hào)線應(yīng)同層、等長、并行走線，保持阻抗一致，差分線間無其它走線。因?yàn)楸ＷC差分線對(duì)的共模阻抗相等，可以提高其抗干擾能力。根據(jù)以上布線規(guī)則，對(duì)空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，如圖12所示。圖13： 改進(jìn)空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路總體來說，PCB設(shè)計(jì)對(duì)EMC的改善是：在布線之前，先研究好回流路徑的設(shè)計(jì)方案，就有最好的成功機(jī)會(huì)，可以達(dá)成降低EMI輻射的目標(biāo)。而且在還沒有動(dòng)

44、手實(shí)際布線之前，變更布線層等都不必花費(fèi)任何錢，是改善EMC最便宜的做法。第五講：完美的EMC電路設(shè)計(jì)攻略之：EMC工程師必備技能【導(dǎo)讀】產(chǎn)品EMC的認(rèn)證關(guān)系到產(chǎn)品的出貨，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)品來說是相當(dāng)重要的。EMC工程師需要具備那些技能?從產(chǎn)品需要進(jìn)行設(shè)計(jì)、整改認(rèn)證的整個(gè)過程，EMC工程師都必須時(shí)刻關(guān)注，掌握好必備技能，才能“兵來將擋，水來土掩”。從產(chǎn)品需要進(jìn)行設(shè)計(jì)、整改認(rèn)證的整個(gè)過程看EMC工程師必須掌握以下技能：1、EMC的基本測(cè)試項(xiàng)目以及測(cè)試過程掌握，具體點(diǎn)就是要對(duì)FCC，CE這些標(biāo)準(zhǔn)熟，對(duì)于認(rèn)證結(jié)構(gòu)的流程熟；2、產(chǎn)品對(duì)應(yīng)EMC的標(biāo)準(zhǔn)掌握，不論國標(biāo)，還是國際標(biāo)準(zhǔn)都要熟；3、產(chǎn)品的EMC整改定位思

45、路掌握，要熟悉一些分析方法和手段，要對(duì)常見的PCB layout軟件進(jìn)行必要的操作；4、產(chǎn)品的各種認(rèn)證流程掌握，要有一些認(rèn)證的資源，比如到那里進(jìn)行認(rèn)證；5、產(chǎn)品的硬件知識(shí)，對(duì)電路(主控、接口)了解，對(duì)容易產(chǎn)生EMI的信號(hào)的處理措施；6、EMC設(shè)計(jì)整改元器件(電容、磁珠、濾波器、電感、瞬態(tài)抑制器件等)使用掌握，比如什么時(shí)候需要用到ESR,ESL小的電容等等；7、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)技能掌握，熟悉一些屏蔽材料。EMC電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)在考慮EMI控制時(shí)，設(shè)計(jì)工程師及PCB板級(jí)設(shè)計(jì)工程師首先應(yīng)該考慮IC芯片的選擇。集成電路的某些特征如封裝類型、偏置電壓和芯片的：工藝技術(shù)(例如CMoS、ECI、刀1)等都對(duì)電磁

46、干擾有很大的影響。1. 集成電路EMl來源PCB中集成電路EMI的來源主要有：數(shù)字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉(zhuǎn)換或者從邏輯低到邏輯高之間轉(zhuǎn)換過程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率導(dǎo)致的EMl2 信號(hào)電壓和信號(hào)電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)芯片自身的電容和電感等。集成電路芯片輸出端產(chǎn)生的方波中包含頻率范圍寬廣的正弦諧波分量，這些正弦諧波分量構(gòu)成工程師所關(guān)心的EMI頻率成分。最高EMI頻率也稱為EMI發(fā)射帶寬，它是信號(hào)上升時(shí)間(而不是信號(hào)頻率)的函數(shù)。計(jì)算EMI發(fā)射帶寬的公式為： f=0.35/Tr式中，廠是頻率，單位是GHz;7r是信號(hào)上升時(shí)間或者下降時(shí)間，單位為ns。從上述公式中可以看出，如果電路的開關(guān)

47、頻率為50MHz，而采用的集成電路芯片的上升時(shí)間是1ns，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將達(dá)到350MHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該電路的開關(guān)頻率。而如果匯的上升時(shí)間為5肋Fs，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將高達(dá)700MHz。電路中的每一個(gè)電壓值都對(duì)應(yīng)一定的電流，同樣每一個(gè)電流都存在對(duì)應(yīng)的電壓。當(dāng)IC的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時(shí)，這些信號(hào)電壓和信號(hào)電流就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而這些電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最高頻率就是發(fā)射帶寬。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及對(duì)外輻射的百分比，不僅是信號(hào)上升時(shí)間的函數(shù)，同時(shí)也取決于對(duì)信號(hào)源到負(fù)載點(diǎn)之間信號(hào)通道上電容和電感的控制的好壞，因此，信號(hào)源位于PCB板的匯內(nèi)部，而負(fù)載位于其

48、他的IC內(nèi)部，這些IC可能在PCB上，也可能不在該P(yáng)CB上。為了有效地控制EMI，不僅需要關(guān)注匯;芭片自身的電容和電感，同樣需要重視PCB上存在的電容和電感。當(dāng)信號(hào)電壓與信號(hào)回路之間的鍋合不緊密時(shí)，電路的電容就會(huì)減小，因而對(duì)電場(chǎng)的抑制作用就會(huì)減弱，從而使EMI增大;電路中的電流也存在同樣的情況，如果電流同返回路徑之間鍋合不;佳，勢(shì)必加大回路上的電感，從而增強(qiáng)了磁場(chǎng)，最終導(dǎo)致EMI增加。這充分說明，對(duì)電場(chǎng)控制不佳通常也會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)抑制不佳。用來控制電路板中電磁場(chǎng)的措施與用來抑制IC封裝中電磁場(chǎng)的措施大體相似。如同PCB設(shè)計(jì)的情況，IC封裝設(shè)計(jì)將極大影響EMI。電路中相當(dāng)一部分電磁輻射是由電源總線中

49、的電壓瞬變?cè)斐傻?。?dāng)匯的輸出級(jí)發(fā)：跳變并驅(qū)動(dòng)相連的PCB線為邏輯“高”時(shí)，匯芯片將從電源中吸納電流，提供輸出級(jí)月需的能量。對(duì)于IC不斷轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的超高頻電流而言，電源總線姑子PCB上的去輥網(wǎng)絡(luò)止于匯的輸出級(jí)。如果輸出級(jí)的信號(hào)上升時(shí)間為1.0ns，那么IC要在1.0ns這么短的時(shí)P內(nèi)從電源上吸納足夠的電流來驅(qū)動(dòng)PCB上的傳輸線。電源總線上電壓的瞬變?nèi)Q于電源j線路徑上的申。感、吸納的電流以及電流的傳輸時(shí)間。電壓的瞬變由下面的公式所定義：式中，L是電流傳輸路徑上電感的值;dj表示信號(hào)上升時(shí)間間隔內(nèi)電流的變化;dz表示d流的傳輸時(shí)間(信號(hào)的上升時(shí)間)的變化。由于IC管腳以及內(nèi)部電路都是電源總線的一部

50、分，而且吸納電流和輸出信號(hào)的上于時(shí)間也在一定程度上取決于匯的工藝技術(shù)，因此選擇合適的匯就可以在很大程度上控偉上述公式中提到的三個(gè)要素。封裝特征在電磁干擾控制中的作用IC封裝通常包括硅基芯片、一個(gè)小型的內(nèi)部PCB以及焊盤。硅基芯片安裝在小型64PCB上，通過綁定線實(shí)現(xiàn)硅基芯片與焊盤之間的連接，在某些封裝中也可以實(shí)現(xiàn)直接連接小型PCB實(shí)現(xiàn)硅基芯片上的信號(hào)和電源與匯封裝上的對(duì)應(yīng)管腳之間的連接，這樣就實(shí)到了硅基芯片上信號(hào)和電源節(jié)點(diǎn)的對(duì)外延伸。因此，該匯的電源和信號(hào)的傳輸路徑包括餡基芯片、與小型PCB之間的連線、PCB走線以及匯封裝的輸入和輸出管腳。對(duì)電容和宅感(對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)和磁場(chǎng))控制的好壞在很大程度上取決于整個(gè)傳輸路徑設(shè)計(jì)的好壞，某些設(shè)計(jì)特征將直接影響整個(gè)IC芯片封裝的電容和電感。先看硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的連接方式。許多的匯芯片都采用綁定線來實(shí)頸硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的連接，這是一種在硅基芯片與內(nèi)部小電路板之間的極細(xì)6t電線。這種技術(shù)之所以應(yīng)用廣泛是因?yàn)楣杌酒蛢?nèi)部小電路板的熱脹系數(shù)(CU)相近芯片本身是一種硅基器件，其熱脹系數(shù)與典型的PCB材料(如