高级教程pcb理论电磁兼容培训

1、第五章 PCB的电磁兼容设计 脉冲信号的频谱T1/d1/trdtr 谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV( or I) = 2A(d+tr)/TV( or I) = 0.64A/TfV( or I) = 0.2A/Ttrf2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 )

2、若：L1 = L2L= ( L1 + M ) / 2MII地线网格电源线噪声的消除电源线电感储能电容这个环路尽量小电源解耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近 解耦电容的选择C = dI dt dVZf1/2 LC各参数含义：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。 增强解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电流环路产生的辐射近场区内: H = IA / (4D3) A/m E = Z0IA / (2D2) V/m ZW = Z0（2D/） 远

3、场区内: H = IA / ( 2D) A/m E = Z0 IA / ( 2D) V/m ZW = Z0 = 377 AI随频率、距离增加而增加 Z0 f、D导线的辐射近场区内: H = I L / (4D2) A/m E = Z0I L / (8 2 D3) V/m ZW = Z0（/2D） 远场区内: H = I L / (2 D) A/m E = Z0 I L / (2 D) V/mI L随频率、距离增加而减小 Z0 f、D实际电路的辐射ZGZLVZC = ZG + ZL近场：ZC 7.9 D f E = 7.96VA / D3 （V/m） ZC 7.9 D f ， E = 63 I

4、A f / D2 （ V/m） H = 7.96IA / D3 （ A/m）远场： E = 1.3 I A f 2 /D （ V/m）环路面积 = AI常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时： E = 2.6 I A f 2 /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/d 1/tr40dB/decfff- 20dB/dec- 40dB/dec E = 2.6 I A f 2 /D EdB = 20lg（2.6 I A /D） +40lg f 40dB/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

5、况，若有N个环路辐射，乘以 N 。因此，可能时，分散时钟频率。如何减小差模辐射？E = 2.6 I A f 2 / D低通滤波器布线电路中的强辐射信号 1 10 100 1000 1 10 100 1000dBV/mdBV/m所有电路加电工作只有时钟电路加电工作电流回路的阻抗LRIZ = R + jLL = / I A单层或双层板如何减小环路的面积不良布线举例68HC1174HC00AB连接A、BE时钟随便设置的地线没有用在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC设计吗？多层板能减小辐射信号1电源层地线层信号2低频高频DC0.5 1 10 100 1G110地线面的阻抗，m/ 平方地线面具有

6、很小的地线阻抗地线面上的缝隙的影响模拟地数字地A/D变换器L75mm25mmL : 0 10cm VAB : 15 75mVAB线路板边缘的一些问题关键线（时钟、射频等）产生较强辐射无地线电源层地线层20H扁平电缆的使用地线一部分信号回流经过ABCDABCD最好较好差较好，但端接困难扁平电缆这两处都有地线外拖电缆的共模辐射LI2HCPI3I1CPVCM机箱内的所有信号都会通过电缆辐射！两端设备都接地的情况LCPICMRWRWL ZCM = RW + jL+RL+1/ jC悬浮电缆ICM近场区内: E = 1430I L / (f D3) V/m远场区内: E = 0.63 I L f / D

7、V/m考虑地面反射： E = 1.26 I L f / D V/mL /2或/4时： E = 120I / D V/m电缆长度：L共模电流的测量电流卡钳频谱分析仪VdBVICM被测电流 IV传输阻抗：ZT = V / I 怎样减小共模辐射 E = 1.26 I L f / D 共模滤波共模扼流圈减小共模电压使用尽量短的电缆共模滤波电缆屏蔽平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2增加共模回路的阻抗PCBPCB共模回路改善量 = 20lg(E1 / E2) = 20lg ( ICM1 / ICM2 ) = 20lg(VCM / ZCM1) / (VCM / ZCM2) =20 lg (

8、 ZCM2 / ZCM1) =20 lg ( 1+ ZL / ZCM1 ) dBI/O接口布线的一些要点干净区域滤波电容电源线连接地线连接信号滤波器隔离变压器/光耦隔离器桥壕沟时钟电路、高速电路滤波器电容量的选择R负载R源电容合适电容过大 低速接口10 100kB/s 高速接口 2MB/s低速CMOS TTL上升时间 tr 0.51s 50ns 100ns 10ns带宽 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz总阻抗 R 120 100 300 100150最大电容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM屏蔽电缆的评估CMCMDMV辐射环路VIZT = V / I不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000传输阻抗（m /m）Hz铝箔单层编织最佳单层编织双层编织双层编织 + 一层金属双层编织