抑製PCB幹擾,如何在源頭上把EMI減到最小
發布時間:2018-04-16 來源:EDA設計智彙館 責任編輯:lina
【導讀】抑製幹擾源就是盡可能的減小幹擾源的du/dt,di/dt。這是抗幹擾設計中最優 先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小幹擾源的du/dt主要是通過在幹擾源兩端並聯電容來實現。減小幹擾源對高速電路有著十分重要的作用,下麵我們來看下怎麼在源頭上把EMI減到最小。
一、切斷幹擾傳播
按幹擾的傳播路徑可分為傳導幹擾和輻射幹擾兩類。所謂傳導幹擾是指通過導線傳播到敏感器件的幹擾。高頻幹擾噪聲和 youyongxinhaodepindaibutong,keyitongguozaidaoxianshangzengjialvboqidefangfaqieduangaopinganraozaoshengdechuanbo,youshiyekejiageliguangoulaijiejue。dianyuanzaoshengdeweihaizuida,yaotebie zhuyichuli。suoweifusheganraoshizhitongguokongjianfushechuanbodaominganqijiandeganrao。yibandejiejuefangfashizengjiaganraoyuanyuminganqijiandejuli,yongdixianbatamengelihezaiminganqijianshangjiabizhao。
二、屏蔽幹擾
(1)一般來說,在PCB設計中我們通常采用大電流開關線,高頻線兩側,要布滿地線,用來屏蔽電磁幹擾的發射。也用來屏蔽外界雜波對數據線的幹擾
(2)利用屏蔽體隔離可以對元部件、電路或係統等外部的幹擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界麵反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,可抵消部分幹擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱幹擾的功能。 當(dang)幹(gan)擾(rao)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)高(gao)時(shi),利(li)用(yong)低(di)電(dian)阻(zu)率(lv)的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)渦(wo)流(liu),形(xing)成(cheng)對(dui)外(wai)來(lai)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)抵(di)消(xiao)作(zuo)用(yong),從(cong)而(er)達(da)到(dao)屏(ping)蔽(bi)的(de)效(xiao)果(guo)。當(dang)幹(gan)擾(rao)電(dian)磁(ci)波(bo)的(de)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)時(shi),要(yao)采(cai)用(yong)高(gao)導(dao)磁(ci)率(lv)的(de)材(cai)料(liao),從(cong)而(er)使(shi)磁(ci)力(li)線(xian)限(xian)製(zhi)在(zai)屏(ping)蔽(bi)體(ti)內(nei)部(bu),防(fang)止(zhi)擴(kuo)散(san)到(dao)屏(ping)蔽(bi)的(de)空(kong)間(jian)去(qu)。在(zai)某(mou)些(xie)場(chang)合(he)下(xia),如(ru)果(guo)要(yao)求(qiu)對(dui)高(gao)頻(pin)和(he)低(di)頻(pin)電(dian)磁(ci)場(chang)都(dou)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo)時(shi),往(wang)往(wang)采(cai)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)組(zu)成(cheng)多(duo)層(ceng)屏(ping)蔽(bi)體(ti)。
(3)導電漆.EMI導電漆噴塗技術具有高導電性、高電磁屏蔽效率、噴塗操作簡單(同表麵噴漆操作一樣隻須要在塑膠外殼內噴上薄薄一層導電漆)等特點,廣泛應用於通訊製品(移動電話)、電腦(筆記本)、便攜式電子產品、消費電子、網絡硬件(服務器等)、醫療儀器、家用電子產品和航天及國防等電子設備的EMI屏蔽。適用於各種塑膠製品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。噴塗導電漆解決了因做金屬屏蔽罩受空間限製、操作、成本壓力的限製,因其導電漆噴塗操作極其簡單,做到了塑膠金屬化

三、消除幹擾
(1)在電路設計方麵進行優化
增加濾波電路、抗幹擾電路和電源去耦電路等。這些電路原則上要簡單、實用,因為增加複雜的電路,不僅會增加材料成本,而且相應會降低產品的可靠性,同時又可能產生新的幹擾。在有些IC對電源噪音很敏感的情況下,還可以采用4個電容器和一個隔離電感來確保濾除所有的噪音。4個電容大小的選擇要根據幹擾信號的頻率範圍以及其自身的諧波頻率和它的引腳電感來確定。相應的電容值較小
的電容濾除較高頻率的幹擾,而相應的電容值較大的電容適合於濾除較低頻率的噪聲信號。電感L則無法使高頻噪聲從電源耦合到芯片中,通常選擇
10μH左右的色環電感,同時這些電容的排列順序應是:電容越小越盡可能靠近IC引腳。
(2)為了消除PCB內的射頻電(dian)流(liu),磁(ci)通(tong)量(liang)消(xiao)除(chu)或(huo)磁(ci)通(tong)量(liang)最(zui)小(xiao)化(hua)是(shi)個(ge)比(bi)較(jiao)常(chang)用(yong)的(de)概(gai)念(nian)。因(yin)為(wei)磁(ci)通(tong)線(xian)在(zai)傳(chuan)輸(shu)線(xian)中(zhong),以(yi)逆(ni)時(shi)鍾(zhong)方(fang)向(xiang)運(yun)行(xing),如(ru)果(guo)我(wo)們(men)使(shi)射(she)頻(pin)回(hui)傳(chuan)路(lu)徑(jing),平(ping)行(xing)且(qie)鄰(lin)近(jin)於(yu)來(lai)源(yuan)端(duan)的(de)走(zou)線(xian),在(zai)回(hui)傳(chuan)路(lu)徑(jing)(逆時鍾方向的場)上的磁通線,與來源端的路徑(順時鍾方向的場)做(zuo)比(bi)較(jiao),它(ta)們(men)的(de)方(fang)向(xiang)是(shi)相(xiang)反(fan)的(de)。當(dang)我(wo)們(men)將(jiang)順(shun)時(shi)鍾(zhong)方(fang)向(xiang)的(de)場(chang)和(he)逆(ni)時(shi)鍾(zhong)方(fang)向(xiang)的(de)場(chang)相(xiang)互(hu)組(zu)合(he)時(shi),可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)消(xiao)除(chu)的(de)效(xiao)果(guo)。如(ru)果(guo)在(zai)來(lai)源(yuan)端(duan)和(he)回(hui)傳(chuan)路(lu)徑(jing)之(zhi)間(jian),不(bu)需(xu)要(yao)的(de)磁(ci)通(tong)線(xian)能(neng)夠(gou)被(bei)消(xiao)除(chu)或(huo)減(jian)至(zhi)最(zui)少(shao),則(ze)輻(fu)射(she)或(huo)傳(chuan)導(dao)的(de)射(she)頻(pin)電(dian)流(liu)就(jiu)不(bu)會(hui)存(cun)在(zai),除(chu)非(fei)是(shi)在(zai)走(zou)線(xian)的(de)極(ji)小(xiao)邊(bian)界(jie)上(shang)。主(zhu)要(yao)的(de)消(xiao)除(chu)磁(ci)通(tong)量(liang)技(ji)巧(qiao)有(you):
1將組件的塑料封裝內部所產生的磁通線,捕捉到0V的參考係統中,以降低組件的輻射量。
2警慎選擇邏輯組件,盡量減少組件和走線所輻射的射頻頻譜分布量。可以使用訊號緣變化率(edge rate)比較慢的裝置。
3藉由降低射頻驅動電壓,來降低走在線的射頻電流。
4降低接地噪聲電壓,此電壓存在於供電和接地平麵結構中。
5當必須推動最大電容負載,而所有裝置的腳位同時切換時,組件的去耦合(decoupling)電路必須充足。
6必須將頻率和訊號走線做妥善的終結,以避免發生阻尼振蕩(ringing)、電壓過高(overshoot)、電壓過低(undershoot)。
7將頻率走線(clock trace)繞到回傳路徑接地平麵(多層PCB)、接地網格(ground grid)的附近,單側和雙側板可以使用接地走線,或安全走線(guard trace)。
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