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电磁兼容培训胶片(线路板设计)杨继深 2002年4月本讲稿第一页，共五十四页杨继深 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(or I)=2A(d+tr)/TV(or I)=0.64A/TfV(or I)=0.2A/Ttrf2本讲稿第二页，共五十四页杨继深 2002年4月上升沿越陡高频越丰富本讲稿第三页，共五十四页杨继深 2002年4月地线和电源线上的噪声Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被被驱驱动动电电路路ICCI驱动驱动I充电充电I放电放电IgVg本讲稿第四页，共五十四页杨继深 2002年4月电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg本讲稿第五页，共五十四页杨继深 2002年4月地线干扰对电路的影响地线干扰对电路的影响1324寄生电容本讲稿第六页，共五十四页杨继深 2002年4月线路板走线的电感 L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5 HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若：若：L1=L2L=(L1+M)/2MII本讲稿第七页，共五十四页杨继深 2002年4月地线网格地线网格本讲稿第八页，共五十四页杨继深 2002年4月电源线噪声的消除电源线噪声的消除电源线电感电源线电感储储能能电电容容这个环路尽量小这个环路尽量小本讲稿第九页，共五十四页杨继深 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尽量使电源线与地线靠近本讲稿第十页，共五十四页杨继深 2002年4月 解耦电容的选择解耦电容的选择C=dI dt dVZf1/2 LC各参数含义：各参数含义：在时间在时间dt内，电源线上出现了内，电源线上出现了瞬间电流瞬间电流dI，dI导致了电源线导致了电源线上出现电压跌落上出现电压跌落dV。本讲稿第十一页，共五十四页杨继深 2002年4月增强解耦效果的方法增强解耦效果的方法增强解耦效果的方法增强解耦效果的方法电源电源地地铁氧体铁氧体注意铁氧体安装的位置注意铁氧体安装的位置接地线面接地线面细线细线粗线粗线用铁氧体增加用铁氧体增加电源端阻抗电源端阻抗用细线增加电源用细线增加电源端阻抗端阻抗本讲稿第十二页，共五十四页杨继深 2002年4月多个电容并联加强解耦效果本讲稿第十三页，共五十四页杨继深 2002年4月线路板的两种辐射机理线路板的两种辐射机理差模辐射差模辐射共模辐射共模辐射电流环电流环杆天线杆天线本讲稿第十四页，共五十四页杨继深 2002年4月电流环路产生的辐射近场区内近场区内:H=IA/(4 D3)A/m E=Z0IA/(2 D2)V/m ZW=Z0（2 D/）远场区内远场区内: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本讲稿第十五页，共五十四页杨继深 2002年4月导线的辐射近场区内近场区内:H=I L/(4 D2)A/m E=Z0I L /(8 2 D3)V/m ZW=Z0（/2 D）远场区内远场区内: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本讲稿第十六页，共五十四页杨继深 2002年4月实际电路的辐射ZGZLVZC=ZG+ZL近场：近场：ZC 7.9 D f E=7.96VA/D3 （V/m）ZC 7.9 D f，E=63 I A f/D2 （V/m）H=7.96IA/D3 （A/m）远场：远场：E=1.3 I A f 2/D （V/m）环路面积环路面积=AI本讲稿第十七页，共五十四页杨继深 2002年4月常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时：考虑地面反射时：E=2.6 I A f 2/D （V/m）本讲稿第十八页，共五十四页杨继深 2002年4月脉冲信号差模辐射的频谱频谱包络线频谱包络线差模辐射频率特性线差模辐射频率特性线脉冲的差模辐射包络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本讲稿第十九页，共五十四页杨继深 2002年4月不同逻辑电路为了满足不同逻辑电路为了满足EMIEMI指标要求指标要求所允许的环路面积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。本讲稿第二十页，共五十四页杨继深 2002年4月如何减小差模辐射？如何减小差模辐射？E =2.6 I A f 2 /D低通滤波器低通滤波器布线本讲稿第二十一页，共五十四页杨继深 2002年4月电路中的强辐射信号 1 10 100 1000 1 10 100 1000dB V/mdB V/m所有电路加电工作所有电路加电工作只有时钟电路加电工作只有时钟电路加电工作本讲稿第二十二页，共五十四页杨继深 2002年4月电流回路的阻抗LRIZ=R+j LL=/I A本讲稿第二十三页，共五十四页杨继深 2002年4月单层或双层板如何减小环路的面积单层或双层板如何减小环路的面积本讲稿第二十四页，共五十四页杨继深 2002年4月不良布线举例不良布线举例68HC1174HC00AB连接连接A、BE时钟本讲稿第二十五页，共五十四页杨继深 2002年4月随便设置的地线没有用本讲稿第二十六页，共五十四页杨继深 2002年4月多层板能减小辐射多层板能减小辐射信号信号1电源层电源层地线层地线层信号信号2低频高频DC0.5 1 10 100 1G110地线面的阻抗，地线面的阻抗，m/平方平方地线面具有很小的地线阻抗地线面具有很小的地线阻抗本讲稿第二十七页，共五十四页杨继深 2002年4月地线面上的缝隙的影响地线面上的缝隙的影响模拟地模拟地数字地数字地A/D变换器L75mm25mmL :0 10cm VAB:15 75mVAB本讲稿第二十八页，共五十四页杨继深 2002年4月过孔的阻抗1.5mm PGA128-pinC/4 PGA1010010.1nH/cm 25 50 75 100与过孔之间的距离与过孔之间的距离 mm本讲稿第二十九页，共五十四页杨继深 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本讲稿第三十页，共五十四页杨继深 2002年4月扁平电缆的使用地线一部分信号回流经过一部分信号回流经过ABCDABCD最好最好较好较好差差较好，但端接困难较好，但端接困难扁平电缆这两处都有地线这两处都有地线本讲稿第三十一页，共五十四页杨继深 2002年4月注意隐蔽的辐射环路电源/地线信号线电源/地线信号线电源电源信号线+电源+地线电源/地线电源电源本讲稿第三十二页，共五十四页杨继深 2002年4月环路对消概念减小辐射本讲稿第三十三页，共五十四页杨继深 2002年4月时钟线避免换层？本讲稿第三十四页，共五十四页杨继深 2002年4月外拖电缆的共模辐射LI2HCPI3I1CPVCM机箱内的机箱内的所有信号所有信号都会通过都会通过电缆辐射！电缆辐射！本讲稿第三十五页，共五十四页杨继深 2002年4月两端设备都接地的情况LCPICMRWRWL ZCM=RW+j L+RL+1/j C本讲稿第三十六页，共五十四页杨继深 2002年4月悬浮电缆ICM近场区内近场区内:E=1430I L /(f D3)V/m远场区内远场区内:E=0.63 I L f /D V/m考虑地面反射：考虑地面反射：E=1.26 I L f /D V/mL/2或或/4时：时：E=120I /D V/m电缆长度：电缆长度：L本讲稿第三十七页，共五十四页杨继深 2002年4月共模电流的测量共模电流的测量电流卡钳电流卡钳频谱分析仪频谱分析仪VdB VICM被测电流被测电流 IV传输阻抗：传输阻抗：ZT=V/I 本讲稿第三十八页，共五十四页杨继深 2002年4月怎样减小共模辐射怎样减小共模辐射 E=1.26 I L f /D 共模滤波共模滤波共模扼流圈共模扼流圈减小共模电压减小共模电压使用尽量短使用尽量短的电缆的电缆共模滤波共模滤波电缆屏蔽电缆屏蔽本讲稿第三十九页，共五十四页杨继深 2002年4月平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2本讲稿第四十页，共五十四页杨继深 2002年4月增加共模回路的阻抗PCBPCB共模回路共模回路改善量改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)=20 lg (ZCM2/ZCM1)=20 lg (1+ZL/ZCM1)dB本讲稿第四十一页，共五十四页杨继深 2002年4月铁氧体磁环使用方面的一些问题1 10 100 100012545001250600300个30个0.1 1 10 100 1000匝1匝无偏置有偏置本讲稿第四十二页，共五十四页杨继深 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信号滤波器隔离变压器/光耦隔离器桥壕沟壕沟时钟电路、高速电路本讲稿第四十三页，共五十四页杨继深 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 0.51s 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本讲稿第四十四页，共五十四页杨继深 2002年4月用屏蔽电缆抑制共模辐射CMCMDMCMCM本讲稿第四十五页，共五十四页杨继深 2002年4月屏蔽电缆的评估CMCMDMV辐射环路辐射环路VIZT=V/I本讲稿第四十六页，共五十四页杨继深 2002年4月不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080.0010.010.1110100100010000传输阻抗（传输阻抗（m /m）Hz铝箔铝箔单层编织单层编织最佳单层编织最佳单层编织双层编织双层编织双层编织双层编织+一层一层 金属金属双层编织+双层金属实心铜实心铜本讲稿第四十七页，共五十四页杨继深 2002年4月屏蔽层的错误接法CM本讲稿第四十八页，共五十四页杨继深 2002年4月电缆屏蔽层的正确端接利用机械力将屏蔽层压紧金属连接器护套指形簧片护套与屏蔽层端接导电弹性衬垫连接器上紧螺纹航空连接器D形连接器本讲稿第四十九页，共五十四页杨继深 2002年4月D型连接器的屏蔽层搭接本讲稿第五十页，共五十四页杨继深 2002年4月圆形连接器屏蔽层搭接本讲稿第五十一页，共五十四页杨继深 2002年4月接线端子上的屏蔽电缆本讲稿第五十二页，共五十四页杨继深 2002年4月尽量减小小辨接法的危害本讲稿第五十三页，共五十四页杨继深 2002年4月线路板上的局部屏蔽利用一层铜箔做屏蔽盒面屏蔽盒的接地间隔 /20所有穿出屏蔽盒的导线经过滤波片状电容本讲稿第五十四页，共五十四页