一、電磁兼容概念
電磁兼容EMC(Electromagnetic compatibility)
對于設(shè)備或系統(tǒng)的性能指標(biāo)來說, 直譯為“電磁兼容性” ;
但作為一門學(xué)科來說, 應(yīng)該譯為“電磁兼容”。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語》對電磁兼容所下的定義為“設(shè)備或 系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。”
簡單的說,就是抗干擾的能力和對外騷擾的程度。
電磁兼容是研究在有限的空間、有限的時(shí)間、有限的頻譜資源條件下,各種用電設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng);廣義的還包括生物體)可以共存并不致引起降級的一門科學(xué)。
二、基本概念
Electromagnetic compatibility(EMC) 電磁相容—電子產(chǎn)品能夠在一電磁環(huán)境中工作而不會(huì)降低功能或損害之能力;
Electromagnetic interference(EMI) 電磁干擾—電子產(chǎn)品之電磁能量經(jīng)由傳導(dǎo)或輻射之方式傳播出去的過程;由干擾源、耦合通道及被干擾接收機(jī)三要素組成 。
Radio frequency(RF)無線電頻率,射頻—通訊所用的頻率范圍,大約是10kHz 到100GHz。這些能量可以是有意產(chǎn)生的,如無限電傳發(fā)射器,或者是被電子產(chǎn)品無意產(chǎn)生的;RF能量經(jīng)由兩種模式傳播:
Radiated emissions(RE)—此種RF 能量的電磁場經(jīng)由媒介而傳輸;RF 能量一般在自由空間(free space)內(nèi)傳播,然而,其他種類也有可能發(fā)生。
Conducted emissions(CE)—此種RF 能量的電磁場經(jīng)由道題媒介而傳播,一般是經(jīng)由電線或內(nèi)部連接電纜;Line Conducted interference(LCI)指的是在電源線上的RF 能量。
Susceptibility容忍度,耐受性—相對的測量產(chǎn)品暴露在EMI環(huán)境中混亂或損害的程度。
Immunity免疫力—一相對的測量產(chǎn)品承受EMI的能力;
Electrical overstress(EOS)電子過度高壓—當(dāng)遇到高壓突波產(chǎn)品承受到的損壞或只是功能喪失;EOS包括雷擊以及靜電放電的事件。
Electrostatic discharge(ESD)靜電放電—一種高電壓脈波,可能使被影響的產(chǎn)品損壞或者失去功能雖然雷擊也是一種高電壓脈波,ESD一般指的是較少安培數(shù),且由人體所粗觸發(fā)引起的;一般情況下也將雷擊視為ESD類別,因其保護(hù)方式很相似,只是大小的分別而已。
Radiated susceptibility(RS)輻射耐受性—產(chǎn)品承受經(jīng)由自由空間傳播而來的EMI的能力。
Conducted susceptibility(CS)傳導(dǎo)耐受性—產(chǎn)品承受經(jīng)外接電纜,電源線以及其他I/O cable 傳播而來的電磁能量的能力;
Containment 封閉、包圍—防止RF 能量逸出一個(gè)封閉物體(enclosure),一般是以金屬屏蔽(Faraday cage),或是用塑膠外殼再加以導(dǎo)電涂料。由相互原則,我們也可視containment 為防止RF 能量進(jìn)入enclosure。
Suppression 壓制—經(jīng)由設(shè)計(jì)以在源頭端降低或消除RF 能量,以使其不用依賴如金屬機(jī)殼等二階方法。
三、電磁干擾源種類
電磁干擾源種類繁多,可按不同的方法進(jìn)行分類。對測量環(huán)境中直接影響測量及測量設(shè)備的 干擾來源可分為自然干擾源和人為干擾源。
自然干擾源包括:
(1)大氣噪聲干擾:如雷電產(chǎn)生的火花放電、屬于脈沖寬帶干擾,其覆蓋從數(shù)Hz到100MHz以上.傳播的距離相當(dāng)遠(yuǎn)。
(2)太陽噪聲干擾:指太陽黑子的輻射噪聲。在太陽黑子活動(dòng)期.黑子的爆發(fā).可產(chǎn)生比平穩(wěn)期高數(shù)千倍的強(qiáng)烈噪聲.致使通信中斷。
(3)寧宙噪聲:指來自宇宙天體的噪聲。
(4)靜電放電:人體、設(shè)備上所積累的靜電電壓可高達(dá)幾萬伏直到幾十萬伙.常以電暈或火花方式放掉,稱為靜電放電。靜電放電產(chǎn)生強(qiáng)大的瞬間電流和電磁脈沖,會(huì)導(dǎo)致靜電敏感器件及設(shè)備的損壞。靜電放電屬脈沖寬帶干擾、頻譜成分從直流一直連續(xù)劍中頻頻段。
人為干擾源指而電氣電子設(shè)備和其他人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾。這里所說的人為干擾源都是指無意識的干擾。至于為了達(dá)到某種目的而有意施放的干擾,如電子對抗等不屬于本文討論范圍。
任何電子電氣設(shè)備都可能產(chǎn)生人為干擾。在此,只是提到一些常見的干擾測量環(huán)境的干擾源。
(1)無線電發(fā)射設(shè)備:包括移動(dòng)通信系統(tǒng)、廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航及無線電接力通信系統(tǒng).如微波接力,衛(wèi)星通信等。因發(fā)射的功率大,其基波信號可產(chǎn)生功能性干擾;諧波及亂真發(fā)射構(gòu)成非功能性的無用信號干擾。
(2)工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療(ISM)設(shè)備:如感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻電焊機(jī)、X光機(jī)、高頻理療設(shè)備等.強(qiáng)大的輸出功率除通過空間輻射干擾外,還通過工頻電力網(wǎng)干擾遠(yuǎn)方的設(shè)備。
(3)電力設(shè)備:包括伺服電機(jī)、電鉆、繼電器、電梯等設(shè)備通、斷產(chǎn)生的電流劇變及伴隨的電火花成為干擾源:電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)載(如電弧爐等)、 間斷電源(UPS)等同態(tài)電源轉(zhuǎn)換設(shè)備產(chǎn)生大量諧波涌入電網(wǎng)成為干擾源:日光燈等照明設(shè)備也產(chǎn)生輝光放電噪聲干擾。
(4)汽車、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng):汽車點(diǎn)火系統(tǒng)產(chǎn)生寬帶干擾,從幾百千赫到幾百兆赫干擾強(qiáng)度幾乎不變。
(5)電網(wǎng)干擾:指由50Hz交流電網(wǎng)強(qiáng)大的電磁場和大地漏電流產(chǎn)生的干擾,以及高壓輸電線的電暈和絕緣斷裂等接觸不良產(chǎn)生的微弧和受污染導(dǎo)體表面的電火花。
(6)高速數(shù)字電子設(shè)備:包括計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備。
上述電磁干擾源就產(chǎn)生的機(jī)理而言,有:放電噪聲(雷電、靜電放電、輝光放電等).接觸噪聲, 電路的過渡現(xiàn)象,電磁波反射現(xiàn)象等。傳輸線中電磁波反射足高頻測量與數(shù)字設(shè)備必須認(rèn)真對待的干擾源。
四、電磁干擾的耦合通道
電磁干擾中的重要要素是耦合通道,在許多情況下,要找到真正的干擾源很難,而被干擾接收機(jī)也很難加以改進(jìn),此時(shí)最可行的解決方法是在耦合通道中對干擾的耦合進(jìn)行充分的衰減 。
五、耦合通道
電磁干擾的傳輸途徑分兩種方式:傳導(dǎo)傳輸方式和輻射傳輸方式,從被干擾的敏感器角度來看,干擾的耦合可分為傳導(dǎo)耦合和輻射耦合兩類。
六、傳導(dǎo)耦合的種類
1.電阻性耦合
干擾源通過導(dǎo)線的電阻Rt直接耦合到接收器上。設(shè)Us為干擾電壓,Rs為干擾源內(nèi)阻,則接收器上的電壓為:
2.電容性耦合
電路A和電路B通過兩根導(dǎo)線引起的電容性耦合的情況。又稱為電場耦合 。
在射頻電路,多根導(dǎo)線的電纜中, 一根導(dǎo)線上的干擾可以耦合到其它所有的導(dǎo)線上,因此高頻信號線都要加以屏蔽。在高頻放大三極管的管腳間最容易產(chǎn)生分布電容耦合,應(yīng)盡量縮短管腳的引線長度。
3.電感性耦合
當(dāng)一個(gè)電路中流過變化電流時(shí),在它周圍的空間就會(huì)產(chǎn)生變化的磁場,這個(gè)變化的磁場又在相鄰回路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,這樣就把一個(gè)干擾電壓耦合到接收電路中去了 。電感耦合也稱磁場耦合。
七、典型傳導(dǎo)耦合的分析
1.公共地阻抗耦合
圖中Us為干擾源電壓,Rs為干擾源內(nèi)阻,RL為干擾源回路的負(fù)載,Zst為干擾源回路的連接線阻抗,Rc1和Rc2是被干擾回路的內(nèi)阻和負(fù)載,Zct是被干擾回路的連線阻抗。Zg為共地阻抗。
在干擾源回路中,一般有RS+ZST+RL>>Rg,因此可得到回路電流I1為:
I1在共地阻抗上引起干擾電壓Ug為:
共地阻抗的電壓降Ug在接收回路中引起負(fù)載RC2上附加的干擾電壓△U:
2.共電源耦合
可見任一負(fù)載電路中產(chǎn)生干擾信號,都會(huì)通過電源內(nèi)阻耦合傳導(dǎo)到其他負(fù)載電路中,由上公式可見,如果R0=0,即電源無內(nèi)阻,干擾就不會(huì)傳導(dǎo),事實(shí)上電源內(nèi)阻不可能為零。
八、電磁兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)
有關(guān)電磁兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)有很多,有美軍標(biāo)MIL/ANSIC/AIR、國際無線電干擾特別委員會(huì)(C.I.S.P.R)標(biāo)準(zhǔn)、美聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FED/FCC、德國標(biāo)準(zhǔn)DIN/VDE、加掌大標(biāo)準(zhǔn)C、英國標(biāo)準(zhǔn)BS、ISO、CEN、IEC等,目前在中國通用的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 17626、GB9254和GB6833,它們與國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000對應(yīng)。
九、EMC測試項(xiàng)目
靜電放電抗擾度試驗(yàn)考核設(shè)備的抗靜電能力,對設(shè)備外殼、人手能夠接觸到的部位等施加靜電干擾,考察設(shè)備能否正常工作。有相應(yīng)的級別要求和試驗(yàn)方法。
電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)考核設(shè)備的抗脈沖干擾能力,對設(shè)備電源施加有規(guī)律的脈沖干擾,考察設(shè)備能否正常工作。有相應(yīng)的級別要求和試驗(yàn)方法。
浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的抗浪涌能力,對設(shè)備電源施加高能量的脈沖干擾,考察設(shè)備能否正常工作。有相應(yīng)的級別要求和試驗(yàn)方法。一般用于考核電源。
輻射騷擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的對外輻射干擾程度,在微波暗室里面采用標(biāo)準(zhǔn)的天線接收設(shè)備工作時(shí)的輻射信號。有相應(yīng)的級別要求和試驗(yàn)方法。
傳導(dǎo)騷擾度試驗(yàn)考察設(shè)備的對外傳導(dǎo)干擾程度,在屏蔽室里面采用標(biāo)準(zhǔn)的儀器接收設(shè)備工作時(shí)從電源線傳導(dǎo)出去的干擾信號。有相應(yīng)的級別要求和試驗(yàn)方法。
十、電磁兼容性措施
設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計(jì)包括如下步驟:
1.元器件選擇及電路設(shè)計(jì)
2.濾波技術(shù)應(yīng)用
3.接地設(shè)計(jì)
4.屏蔽技術(shù)應(yīng)用
5.電路布局和設(shè)備布局規(guī)劃
6.導(dǎo)線的分類和敷設(shè)
7.元器件選擇及電路設(shè)計(jì)
電磁兼容的源頭要做好元器件的選擇及電路設(shè)計(jì),因?yàn)樵骷仁歉蓴_源也是被干擾接收機(jī),降低干擾源對外的電磁干擾幅度,和選擇具有合適性價(jià)比的抗電磁干擾能力較強(qiáng)的元器件,是最有效的提高電磁兼容性能的辦法。
十一、濾波技術(shù)應(yīng)用
在電源中的干擾分為共模干擾和差模干擾兩種,電源線的相線和地線間存在的干擾為共模干擾,如圖中的U1;中線和地線間存在的干擾也有共模干擾,如U2;而在線相與中線之間存在的干擾稱為差模干擾,如U3。差模干擾電流在相線和中線中大小相等,相位相反。共模干擾在相線和中線中同時(shí)存在,大小相等,相位也相同。
實(shí)際上,在電源線中往往同時(shí)存在共模和差模干擾,因此實(shí)用的電源濾波器是由共模濾波電路和差模濾波電路綜合構(gòu)成,如圖所示:
十二、接地設(shè)計(jì)
接地原意指與真正的大地連接以提供雷擊放電的通路,例如避雷針的一端埋入大地,后來成為電氣設(shè)備和電力設(shè)施提供漏電保護(hù)的放電通路的技術(shù)措施。
現(xiàn)在接地的含義已經(jīng)延伸,它一般指連接到一個(gè)作為參考電位點(diǎn)(或面)的良導(dǎo)體的技術(shù)行為,其中的“地”不一定為實(shí)際的大地,而是泛指電路和系統(tǒng)的某部分金屬導(dǎo)電板線,它可以作為系統(tǒng)中各電路任何電信號的公共電位參考點(diǎn),理想的接地導(dǎo)體是一個(gè)零電阻的實(shí)體,任何電流在接地導(dǎo)體中流過都不應(yīng)該產(chǎn)生電壓降,各接地點(diǎn)之間不應(yīng)該存在電位,但是,如果接地不當(dāng)就會(huì)引入電磁干擾。
一般把電路按信號特性分成四類,分別接地,形成四個(gè)獨(dú)立的接地系統(tǒng),每個(gè)“地”系統(tǒng)可能采用不同的接地方式。
第一類:是敏感信號和小信號“地”系統(tǒng)。包括低電平電路、弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路、混頻器等,由于這些電路工作電平低,信號幅度弱小,特別容易受到干擾而失效或降級,因此它們的地線應(yīng)避免混雜于其他電路中。
第二類:是不敏感的信號和大信號電路的地線系統(tǒng)。它包括高電平電路、末級放大器、大功率電路等。因?yàn)樵谶@些電路中工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,因此必須和小信號電路的地線分開設(shè)置,否則通過地線的耦合作用必然對小信號電路造成干擾,使電路不能正常工作。
第三類:是干擾源設(shè)備地系統(tǒng),它包括電動(dòng)機(jī)、繼電器、接觸器等。由于這類元件在工作時(shí)產(chǎn)生火花或沖擊電流往往對電子電路產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾,除了要采取屏蔽隔離技術(shù)外,地線必須和電子電路分開設(shè)置。
第四類:是金屬構(gòu)件地。它包括機(jī)殼、底板、機(jī)門、面板等。為了防止發(fā)生人身觸電事故、雷擊事故、外界電磁場的干擾以及磨擦產(chǎn)生靜電等,必須將機(jī)殼等接地。
十三、接地系統(tǒng)分類原理
1.單點(diǎn)接地系統(tǒng)
這種情況下,各設(shè)備(或各支路)的地電位僅與各自的地電流I及地線有關(guān),不受其他電路影響,對防止各電路之間的干擾及地回路干擾是很有效的。特別是當(dāng)電路頻率較低、連接導(dǎo)線比較短的場合,經(jīng)常采用這種接地方式。它的缺點(diǎn)是不適合高頻電路。
2.多點(diǎn)接地系統(tǒng)
多點(diǎn)接地是指設(shè)備中各單元電路直接連接到地線上,有多個(gè)接地點(diǎn),如圖所示。對于高頻電路,為了降低地線阻抗,一般均采用多點(diǎn)接地方式,圖中所用的地線分別連至最近的低阻抗地線上。地線系統(tǒng)一般是與機(jī)殼相連的扁粗金屬導(dǎo)體或機(jī)殼本身,其感抗很小。
多點(diǎn)接地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是電路構(gòu)成比單點(diǎn)接地簡單,而且由于接地線短,接地線上可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小。但由于多點(diǎn)接地后,設(shè)備內(nèi)部會(huì)增加許多地線回路,它們對較低電平的電路會(huì)引起干擾,帶來不良影響。
3.混合接地系統(tǒng)
在有些用電設(shè)備中,既有高頻部分又有低頻部分。此時(shí)應(yīng)分別對待,低頻電路采用單點(diǎn)接地,高頻電路需多點(diǎn)接地。這種接地體系稱為混合接地系統(tǒng),如圖所示。
實(shí)際用電設(shè)備的情況比較復(fù)雜,很難通過某一簡單的接地方式解決問題,因此混合接地系統(tǒng)應(yīng)用更為普遍。
十四、屏蔽技術(shù)應(yīng)用
1、靜電屏蔽
設(shè)帶正電荷的導(dǎo)體A,若其鄰近有導(dǎo)體B,則導(dǎo)體B將會(huì)由于靜電感應(yīng)而帶負(fù)電,如圖所示。
如果用金屬屏蔽體將導(dǎo)體A包圍起來,此時(shí)在屏蔽體的內(nèi)側(cè)就感應(yīng)出與導(dǎo)體A等量的負(fù)電荷,在外側(cè)出現(xiàn)等量的正電荷,電力線將繼續(xù)到達(dá)B,而使感應(yīng)電場更為復(fù)雜。如若將金屬屏蔽體接地,使屏蔽體的外側(cè)電場消失,導(dǎo)體B就不會(huì)受到感應(yīng)干擾。這就是靜電屏蔽原理。
靜電屏蔽應(yīng)具有兩個(gè)基本要點(diǎn):完善的屏蔽和良好的接地。
2、磁屏蔽
磁屏蔽是用來隔離磁場耦合的措施,在任何載流導(dǎo)線或線圈的周圍都存在磁場,如圖(a)中,導(dǎo)線A內(nèi)通有電流I,導(dǎo)線周圍存在磁場,用一系列同心圓磁力線表示,為防止該磁場對鄰近元件B的干擾,可采用高導(dǎo)磁率的材料將B包圍起來,使磁力線聚集于屏蔽體內(nèi),從而使敏感元件B得到保護(hù),如圖 (b)所示。
由于磁屏蔽材料的導(dǎo)磁率比空氣的導(dǎo)磁率大數(shù)十倍及至數(shù)千倍,磁力線絕大部分集中在屏蔽層內(nèi)通過,使元件B免受干擾。
磁場屏蔽不同于電場屏蔽,屏蔽體不接地不會(huì)影響屏蔽效果,但是由于磁屏蔽材料也對電場起一定的屏蔽作用,故其通常也接地。
3、電磁屏蔽
電磁屏蔽是防止交變電磁場感應(yīng)和輻射干擾的有效方法。
電磁場分交變電場、交變磁場和交變電磁場三種,對三種場的屏蔽原理和方法是不同的。
1). 交變電場屏蔽
交變電場屏蔽的原理是用接地良好的金屬屏蔽體將場源產(chǎn)生的交變電場限制在一定空間內(nèi),從而阻斷了干擾源到敏感電路之間的電場傳播路徑。
2). 交變磁場屏蔽
交變磁場的屏蔽有高頻磁屏蔽和低頻磁屏蔽之分。低頻磁屏蔽原理和靜磁屏蔽相同,典型的應(yīng)用是繼電器的封裝殼、電源變壓器的外套盒、濾波器的封裝殼等。高頻磁屏蔽是利用屏蔽體產(chǎn)生的渦流的反磁場,抵消干擾磁場,以此原理來實(shí)現(xiàn)屏蔽。因此高頻磁屏蔽采用高導(dǎo)電率的材料,如銅、鋁等,典型的應(yīng)用是收音機(jī)中的中周變壓器。
3). 交變電磁屏蔽
電磁屏蔽是用屏蔽體阻止高頻輻射電磁波在空間傳播的技術(shù)措施,屏蔽體起著切斷或削弱電磁波傳輸?shù)淖饔谩?/p>
當(dāng)交變電磁場通過金屬材料屏蔽體時(shí),金屬材料會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢形成渦流,這渦流產(chǎn)生的磁場可以抵消一部分原來的磁場,從而起來屏蔽作用。渦流越大,屏蔽作用越強(qiáng),因此屏蔽材料導(dǎo)電率越大,屏蔽性能越好。電磁場頻率越高,屏蔽作用越強(qiáng)。
十五、電磁兼容實(shí)施
電源供電:由于很多電磁干擾都是通過電源耦合到電子設(shè)備中的,所以在系統(tǒng)供電上做專門的電磁兼容性設(shè)計(jì)。增加有效的變壓、穩(wěn)壓、濾波電路,使用高效率的開關(guān)電源芯片和穩(wěn)壓濾波效果很好的低壓差線性電源芯片為系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電源。
2.使用去耦電容:每個(gè)集成電路的電源,地之間都加一個(gè)去耦電容。去耦電容有兩個(gè)作用:一方面是本集成電路的蓄能電容,提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能;另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。
3.地線分隔:采用4層電路板設(shè)計(jì)以減小電源,地的寄生電感,有效增強(qiáng)系統(tǒng)的EMC性能。單獨(dú)的電源層和地層可以有效防止器件之間通過地線和電源的相互耦合,另外對于有不同性質(zhì)的地線采用分割隔離的方法,使不同屬性的地線的電流走不同的路徑,可防止信號串?dāng)_。
通信接口:系統(tǒng)的485、232、USB等通訊接口外接線纜,且與外部設(shè)備有直接聯(lián)系,所以也易于受到各種電磁干擾,為了增強(qiáng)這些通訊接口的抗擾能力,在通訊信號線上串連磁珠和并聯(lián)壓敏電阻,以及濾波電容;
另外,為了增強(qiáng)抗擾度,同時(shí)降低騷擾度,在布置PCB板時(shí)要遵循以下原則:
1.石英晶體振蕩器盡量靠近到用該時(shí)鐘的器件,時(shí)鐘線盡量短,外殼要接地,用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來。
石英晶體下面以及對噪聲敏感的器件下面不要走線。
2.I/O驅(qū)動(dòng)電路盡量靠近印刷板邊,讓其盡快離開印刷板。對進(jìn)入印制板的信號要加濾波,從高噪聲區(qū)來的信號也要加濾波,同時(shí)用串終端電阻的辦法,減小信號反射。
3.MCU無用端要接高,或接地,或定義成輸出端,集成電路上該接電源地的端都要接,不要懸空。閑置不用的門電路不要懸空。
4.印制板盡量使用45折線而不用90折線布線以減小高頻信號對外的發(fā)射與耦合。
5.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地。在低頻電路中,信號的工作頻率小于1MHz,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1~10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。
6.將數(shù)字電路與模擬電路分開。電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。
7.盡量加粗接地線。若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過三倍于印制電路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。
8.將接地線構(gòu)成閉環(huán)路。設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí),將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印制電路板上有很多集成電路組件,尤其遇有耗電多的組件時(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。
9.選擇合理的導(dǎo)線寬度。由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾主要是由印制導(dǎo)線的電感成分造成的,因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。印制導(dǎo)線的電感量與其長度成正比,與其寬度成反比,因而短而精的導(dǎo)線對抑制干擾是有利的。時(shí)鐘引線、行驅(qū)動(dòng)器或總線驅(qū)動(dòng)器的信號線常常載有大的瞬變電流,印制導(dǎo)線要盡可能地短。對于分立組件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時(shí),即可完全滿足要求;對于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇。
10.采用正確的布線策略。采用平等走線可以減少導(dǎo)線電感,但導(dǎo)線之間的互感和分布電容增加,如果布局允許,最好采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu),具體做法是印制板的一面橫向布線,另一面縱向布線,然后在交叉孔處用金屬化孔相連。 為了抑制印制板導(dǎo)線之間的串?dāng)_,在設(shè)計(jì)布線時(shí)應(yīng)盡量避免長距離的平等走線。
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