工程师必备：硬件EMC设计规范
发布时间：2021-03-01 13:54:47 点击次数：304
一，引言
普遍的电磁兼容性控制技术包括抑制干扰源的发射并提高干扰接收器的灵敏度。我们都明白，干扰源，干扰传输通道和干扰接收器是电磁干扰的三个元素，并且EMC也环绕这些问题进行研究。普遍使用的抑制方法是屏蔽，滤波和接地，以及使用它们切断了干扰的传输路径。
本文将着重谈论单板的EMC设计，并介绍一些关键的EMC学问和规范。在电路板的设计阶段，将考虑电磁兼容性的设计。种类包括一般而言阻抗耦合，串扰，高频载流导线产生的辐射以及互连导线和印刷导线形成的环路噪声。
在高速逻辑电路中，由于许多缘故，这种种类的问题特别软弱：
（1）电源和地线之间的阻抗随频率而增加，公共阻抗耦合更频繁地时有发生；
（2）信号频率较高，通过寄生电容耦合到台阶线更有效，串扰更容易时有发生；
（3）信号环路的尺寸可与时钟频率及其谐波的波长相媲美，并且辐射更显着；
（4）信号线反射引起的阻抗失配问题。
2.整体定义和考虑
1.5月15日规范，即，如果时钟频率达到5mhz或脉冲上升时间低于5ns，则pcb板必须是多层板。
2.不同的电源平面不能重合。
3.常见的阻抗耦合问题。
模型：
VN1＝I2ZG是电源i2流过接地平面阻抗zg时在电路1中感应的噪声电压。
由于接地平面电流也许由多个源生成，因此感应噪声或许大于模式电的灵敏度或电抗扰度。
解：
（1）模拟和数字电路应有着自己的环路，并在单点接地；
（2）电源线和回线越宽越好；
（3）缩短印刷线的尺寸；
（4）配电系统解耦。
4.减小环路的面积和两个循环的交叉链接的面积。
5.一个举足轻重的意念是：PCB上的EMC主要取决直流电源线的z
三，格局
以下是电路板配置规约：
1.结晶振荡器离微处理器越近。
2.模拟电路和数字电路占有不同的区域。
3.高频安放在PCB板的边沿，并逐层排列。
4.用田地填入空白区域。
四，接线
1.电源线和回路线应尽可能靠近，方法应在一侧。
2.为模拟电路提供零伏回线，信号线和回线均低于5：1。
3.对于较长的平行走线的串扰，请增加走线的间隔或在走线之间添加零伏特线。
5.诸如复位线之类的关键线靠近接地回路线；为了最大程度地缩减串扰，使用了双面＃型接线。
6.避免高速线成直角；分离强信号线和弱信号线。
五，盾牌
1.盾牌>型号：
屏蔽效能SE（dB）=反射损耗R（dB）＋吸收损失a（dB）
高频射频屏蔽的关键是反射，而吸收是屏蔽低频磁场的关键机制。
3.静电屏蔽不需要关闭屏蔽体，只需要高电导率材料和接地。电磁屏蔽不需要接地，但是它需要一条感应电流的路径，因此必须将其关闭。电磁屏蔽需要高磁导率的材料是一个封闭的盾牌。为了使涡旋产生的磁通量和干扰产生的磁通量相平衡以达到吸收的目的，需要材料的厚度。在高频状况下，这三个可以统一，也就是说，使用高电导率材料（例如铜）进行密封和接地。
4.对于低频，高电导率的材料，吸收衰减减小，磁场屏蔽效用不好。需要高磁导率材料（例如镀锌铁）。
5.磁场屏蔽还取决孔的厚度，几何形状和较大的线性尺寸。
6.磁耦合UN＝jwB.A.coso＝jwM.I1感应的噪声电压，（a是电路2闭环时的面积；b是磁通密度；m是互感；I1是干扰电路的电流。降低噪声电压的方法有两种：对于接收电路，必须降低b，a和COS0；对于干扰源，必须降低m和I1，双绞线就是一个很好的事例。回路的面积，同时在另一根绞合芯线上产生相反的电动势。
7.以防电磁外泄的经验公式：空隙尺寸
六，接地
1.一般单点接地小于300khz，多点接地大于混合，混合接地频率范围50khz〜10mhz。另一种划分方法是：
2.接地方法：大树接地
信号电路屏蔽罩的地线（接地点在放大器输出端子的地线等上）
3.对于射频电路接地，要求接地线尽可能短或全然不进行接地。好的接地线是扁平的铜编织线。当接地线的尺寸是波长的奇数倍时λ/4时，阻抗将十分高，同时等效于λ/4天线，向外发射干扰信号。
4.一块板上有多个数字地和模拟地，并且只容许一个公共位置。接地还包括使用电线作为电源返回线和搭接线等。
七，过滤
1.选择EMI信号滤波器过滤掉电线上不需要的高频干扰分量，并化解高频电磁辐射并接收干扰。必须将其不错接地。子电路板安装滤波器，通过滤波器，连接器从电路形式来看，有单电容型，单电感型，l型，π型.π型滤波器兼具不错的从通带到阻带的过渡性能，可以确保工作信号的质量。
典型信号的频带：
2.选择交直流电源滤波器可以抑制内部和外部电源线上的传导和辐射干扰，这不仅可以预防EMI进入电网并损伤其他电路，还可以保障装置本身。它不会衰减电源频率。当频率为1mhz时，dm（差分模式）干扰占主导地位。
3.使用铁氧体磁珠安装在组件的引线上，以进行高频电路的去耦，滤波和抑制寄生振荡。
4.尽可能将芯片的电源去耦（1-100nf），并对直流电源和稳压器的输出进行滤波，然后DC/DC转换器进入电路板（uF）
留意减小电容引线的电感并增加谐振频率。四芯电容器甚至可以用在高频应用中，电容器的选择是一个十分棘手的问题，也是单板EMC控制的一种方法。
8.其他
从传输线的阻抗匹配到组件的EMC控制，从生产过程到束线方法，从编码技术到软件抗干扰等，所有这些都属于抑制干扰的过程。一台机械的孕育和诞生其实是EMCengineering。关键的是工程师需要在设计中改善和加强EMC的意识。
