电磁兼容培训胶片(线路板设计)

电磁兼容培训胶片(线路板设计)杨继深2002年4月第1页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月脉冲信号的频谱T1/d1/trdtr谐波幅度（电压或电流）频率（对数）-20dB/dec-40dB/decAV(orI)=2A(d+tr)/TV(orI)=0.64A/TfV(orI)=0.2A/Ttrf2第2页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月上升沿越陡高频越丰富第3页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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第4页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg第5页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月地线干扰对电路的影响1324寄生电容第6页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月线路板走线的电感L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：L1=L2L=(L1+M)/2MII第7页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月地线网格第8页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电源线噪声的消除电源线电感储能电容这个环路尽量小第9页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电源解耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近第10页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月解耦电容的选择C=dIdtdVZf1/2LC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。第11页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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第12页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月多个电容并联加强解耦效果第13页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月线路板的两种辐射机理差模辐射共模辐射电流环杆天线第14页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电流环路产生的辐射近场区内:H=IA/(4D3)A/m

E=Z0IA/(2D2)V/mZW=Z0（2D/）远场区内:H=IA/(2D)A/m

E=Z0

IA/(2D)V/mZW=Z0=377AI随频率、距离增加而增加Z0

f、D第15页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月导线的辐射近场区内:H=IL/(4D2)A/m

E=Z0IL/(82D3)V/mZW=Z0（/2D）远场区内:H=IL/(2D)A/m

E=Z0IL/(2D)V/mIL随频率、距离增加而减小Z0

f、D第16页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月实际电路的辐射ZGZLVZC=ZG+ZL近场：ZC7.9DfE=7.96VA/D3

（V/m）

ZC7.9Df，E=63IAf/D2

（V/m）

H=7.96IA/D3

（A/m）远场：

E=1.3IAf2/D（V/m）环路面积=A~I第17页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时：

E=2.6IAf2/D（V/m）第18页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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/d1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/dec

E=2.6IAf2/DEdB=20lg（2.6IA/D）

+40lgf40dB/dec20dB/dec第19页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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况，若有N个环路辐射，乘以N。因此，可能时，分散时钟频率。第20页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月如何减小差模辐射？E=2.6IAf2/D低通滤波器布线第21页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电路中的强辐射信号

1101001000

1101001000dBV/mdBV/m所有电路加电工作只有时钟电路加电工作第22页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月电流回路的阻抗~LRIZ=R+jLL=/I

A~第23页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月单层或双层板如何减小环路的面积第24页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月不良布线举例68HC1174HC00AB连接A、BE时钟第25页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月随便设置的地线没有用第26页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月多层板能减小辐射信号1电源层地线层信号2低频高频DC~0.51101001G110地线面的阻抗，m/平方地线面具有很小的地线阻抗第27页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月地线面上的缝隙的影响模拟地数字地A/D变换器L75mm25mmL:0~10cmVAB:15~75mVAB第28页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月过孔的阻抗1.5mm

PGA128-pinC/4

PGA1010010.1nH/cm

255075100与过孔之间的距离mm第29页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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第30页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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第31页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月注意隐蔽的辐射环路电源/地线信号线电源/地线信号线电源信号线+电源+地线电源/地线电源第32页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月环路对消概念减小辐射第33页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月时钟线避免换层？第34页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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！第35页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月两端设备都接地的情况LCPICMRWRWL～

ZCM=RW+jL+RL+1/jC第36页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月悬浮电缆ICM近场区内:E=1430IL/(fD3)V/m远场区内:E=0.63

ILf/DV/m考虑地面反射：E=1.26

ILf/DV/mL/2或/4时：E=120I/DV/m电缆长度：L第37页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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第38页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月怎样减小共模辐射

E=1.26

ILf/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第39页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2第40页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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)]=20lg(ZCM2/ZCM1)

=20lg(1+ZL/ZCM1

)dB第41页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月铁氧体磁环使用方面的一些问题110100100012545001250600300个30个0.11101001000½匝1½匝无偏置有偏置第42页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月I/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、高速电路第43页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月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

0.5~1s

50ns

100ns

10ns带宽BW

320kHz

6MHz

3.2MHz

32MHz总阻抗R

120

100

300

100~150最大电容C

2400pF

150pF

100pF

30pF第44页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM第45页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月屏蔽电缆的评估CMCMDMV辐射环路VIZT=V/I第46页，共54页，2023年，2月20日，星期二杨继深2002年4月不同屏蔽层的传输阻抗1021