電磁兼容性(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此,EMC包括兩個(gè)方面的要求:一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值;另一方面是指器具對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度,即電磁敏感性。 國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC對(duì)電磁兼容的定義是:系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作,同時(shí)不對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。
EMC 包括EMI(interference)和EMS(susceptibility),也就是電磁干擾和電磁抗干擾。EMI,電磁干擾度,描述一產(chǎn)品對(duì)其他產(chǎn)品的電磁輻射干擾程度,是否會(huì)影響其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)的其它電子或電氣產(chǎn)品的正常工作;EMS,電磁抗干擾度,描述一電子或電氣產(chǎn)品是否會(huì)受其周圍環(huán)境或同一電氣環(huán)境內(nèi)其它電子或電氣產(chǎn)品的干擾而影響其自身的正常工作。
EMI又包括傳導(dǎo)干擾CE(conduction emission)和輻射干擾RE(radiation emission)以及諧波harmonic。
EMS又包括靜電抗干擾ESD,射頻抗擾度EFT,電快速瞬變脈沖群抗擾度,浪涌抗擾度,電壓暫降抗擾度Dip,等等相關(guān)項(xiàng)目。
一、EMC工程師必須具備的八大技能
EMC工程師需要具備那些技能?從企業(yè)產(chǎn)品需要進(jìn)行設(shè)計(jì)、整改認(rèn)證的過(guò)程看,EMC工程師
必須具備以下八大技能:
1、EMC的基本測(cè)試項(xiàng)目以及測(cè)試過(guò)程掌握;
2、產(chǎn)品對(duì)應(yīng)EMC的標(biāo)準(zhǔn)掌握;
3、產(chǎn)品的EMC整改定位思路掌握;
4、產(chǎn)品的各種認(rèn)證流程掌握;
5、產(chǎn)品的硬件硬件知識(shí),對(duì)電路(主控、接口)了解;
6、EMC設(shè)計(jì)整改元器件(電容、磁珠、濾波器、電感、瞬態(tài)抑制器件等)使用掌握;
7、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屏蔽設(shè)計(jì)技能掌握;
8、對(duì)EMC設(shè)計(jì)如何介入產(chǎn)品各個(gè)研發(fā)階段流程掌握。
共模電感
由于EMC所面臨解決問(wèn)題大多是共模干擾,因此共模電感也是我們常用的有力元件之一!這里就給大家簡(jiǎn)單介紹一下共模電感的原理以及使用情況。
共模電感是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個(gè)尺寸相同,匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上,形成一個(gè)四端器件,要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用,而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。原理是流過(guò)共模電流時(shí)磁環(huán)中的磁通相互疊加,從而具有相當(dāng)大的電感量,對(duì)共模電流起到抑制作用,而當(dāng)兩線圈流過(guò)差模電流時(shí),磁環(huán)中的磁通相互抵消,幾乎沒(méi)有電感量,所以差模電流可以無(wú)衰減地通過(guò)。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào),而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅P盘?hào)無(wú)影響。
共模電感在制作時(shí)應(yīng)滿足以下要求:
1)繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣,以保證在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。
2)當(dāng)線圈流過(guò)瞬時(shí)大電流時(shí),磁芯不要出現(xiàn)飽和。
3)線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣,以防止在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。
4)線圈應(yīng)盡可能繞制單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強(qiáng)線圈對(duì)瞬時(shí)過(guò)電壓的而授能力。
通常情況下,同時(shí)注意選擇所需濾波的頻段,共模阻抗越大越好,因此我們?cè)谶x擇共模電感時(shí)需要看器件資料,主要根據(jù)阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時(shí)注意考慮差模阻抗對(duì)信號(hào)的影響,主要關(guān)注差模阻抗,特別注意高速端口。
磁珠
在產(chǎn)品數(shù)字電路EMC設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們常常會(huì)使用到磁珠,那么磁珠濾波地原理以及如何使用呢?
鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金,這種材料具有很高的導(dǎo)磁率,他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產(chǎn)生的電容最小。鐵氧體材料通常在高頻情況下應(yīng)用,因?yàn)樵诘皖l時(shí)他們主要程電感特性,使得線上的損耗很小。在高頻情況下,他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實(shí)際應(yīng)用中,鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。實(shí)際上,鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯(lián),低頻下電阻被電感短路,高頻下電感阻抗變得相當(dāng)高,以至于電流全部通過(guò)電阻。鐵氧體是一個(gè)消耗裝置,高頻能量在上面轉(zhuǎn)化為熱能,這是由他的電阻特性決定的。
鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時(shí)呈現(xiàn)電阻性,相當(dāng)于品質(zhì)因數(shù)很低的電感器,所以能在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)保持較高的阻抗,從而提高高頻濾波效能。
在低頻段,阻抗由電感的感抗構(gòu)成,低頻時(shí)R很小,磁芯的磁導(dǎo)率較高,因此電感量較大,L起主要作用,電磁干擾被反射而受到抑制;并且這時(shí)磁芯的損耗較小,整個(gè)器件是一個(gè)低損耗、高Q特性的電感,這種電感容易造成諧振因此在低頻段,有時(shí)可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。 在高頻段,阻抗由電阻成分構(gòu)成,隨著頻率升高,磁芯的磁導(dǎo)率降低,導(dǎo)致電感的電感量減小,感抗成分減小 但是,這時(shí)磁芯的損耗增加,電阻成分增加,導(dǎo)致總的阻抗增加,當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí),電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
鐵氧體抑制元件廣泛應(yīng)用于印制電路板、電源線和數(shù)據(jù)線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件,就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾,它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。
使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用片式磁珠是最佳的選擇。 片式磁珠和片式電感的應(yīng)用場(chǎng)合: 片式電感: 射頻(RF)和無(wú)線通訊,信息技術(shù)設(shè)備,雷達(dá)檢波器,汽車電子,蜂窩電話,尋呼機(jī),音頻設(shè)備,PDAs(個(gè)人數(shù)字助理),無(wú)線遙控系統(tǒng)以及低壓供電模塊等。片式磁珠: 時(shí)鐘發(fā)生電路,模擬電路和數(shù)字電路之間的濾波,I/O輸入/輸出內(nèi)部連接器(比如串口,并口,鍵盤,鼠標(biāo),長(zhǎng)途電信,本地局域網(wǎng)),射頻(RF)電路和易受干擾的邏輯設(shè)備之間,供電電路中濾除高頻傳導(dǎo)干擾,計(jì)算機(jī),打印機(jī),錄像機(jī)(VCRS),電視系統(tǒng)和手提電話中的EMI噪聲抑止。
磁珠的單位是歐姆,因?yàn)榇胖榈膯挝皇前凑账谀骋活l率產(chǎn)生的阻抗來(lái)標(biāo)稱的,阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會(huì)提供頻率和阻抗的特性曲線圖,一般以100MHz為標(biāo)準(zhǔn),比如是在100MHz頻率的時(shí)候磁珠的阻抗相當(dāng)于1000歐姆。針對(duì)我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好,通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。
另外選擇磁珠時(shí)需要注意磁珠的通流量,一般需要降額80%處理,用在電源電路時(shí)要考慮直流阻抗對(duì)壓降影響。
濾波電容器
盡管從濾除高頻噪聲的角度看,電容的諧振是不希望的,但是電容的諧振并不是總是有害的。當(dāng)要濾除的噪聲頻率確定時(shí),可以通過(guò)調(diào)整電容的容量,使諧振點(diǎn)剛好落在騷擾頻率上。
在實(shí)際工程中,要濾除的電磁噪聲頻率往往高達(dá)數(shù)百M(fèi)Hz,甚至超過(guò)1GHz。對(duì)這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲,是因?yàn)閮蓚€(gè)原因,一個(gè)原因是電容引線電感造成電容諧振,對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的阻抗,削弱了對(duì)高頻信號(hào)的旁路作用;另一個(gè)原因是導(dǎo)線之間的寄生電容使高頻信號(hào)發(fā)生耦合,降低了濾波效果。
穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲,是因?yàn)榇┬碾娙莶粌H沒(méi)有引線電感造成電容諧振頻率過(guò)低的問(wèn)題,而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上,利用金屬面板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時(shí),要注意的問(wèn)題是安裝問(wèn)題。穿心電容最大的弱點(diǎn)是怕高溫和溫度沖擊,這在將穿心電容往金屬面板上焊接時(shí)造成很大困難。許多電容在焊接過(guò)程中發(fā)生損壞。特別是當(dāng)需要將大量的穿心電容安裝在面板上時(shí),只要有一個(gè)損壞,就很難修復(fù),因?yàn)樵趯p壞的電容拆下時(shí),會(huì)造成鄰近其它電容的損壞。
隨著電子設(shè)備復(fù)雜程度的提高,設(shè)備內(nèi)部強(qiáng)弱電混合安裝、數(shù)字邏輯電路混合安裝的情況越來(lái)越多,電路模塊之間的相互騷擾成為嚴(yán)重的問(wèn)題。解決這種電路模塊相互騷擾的方法之一是用金屬隔離艙將不同性質(zhì)的電路隔離開(kāi)。但是所有穿過(guò)隔離艙的導(dǎo)線要通過(guò)穿心電容,否則會(huì)造成隔離失效。當(dāng)不同電路模塊之間有大量的聯(lián)線時(shí),在隔離艙上安裝大量的穿心電容是十分困難的事情。為了解決這個(gè)問(wèn)題,國(guó)外許多廠商開(kāi)發(fā)了“濾波陣列板”,這是用特殊工藝事先將穿心電容焊接在一塊金屬板構(gòu)成的器件,使用濾波陣列板能夠輕而易舉地解決大量導(dǎo)線穿過(guò)金屬面板的問(wèn)題。但是這種濾波陣列板的價(jià)格往往較高,每針的價(jià)格約30元。
三、EMI/EMC設(shè)計(jì)經(jīng)典85問(wèn)
1、為什么要對(duì)產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計(jì)?
答:滿足產(chǎn)品功能要求、減少調(diào)試時(shí)間,使產(chǎn)品滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,使產(chǎn)品不會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的 其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。
2、對(duì)產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計(jì)可以從哪幾個(gè)方面進(jìn)行?
答:電路設(shè)計(jì)(包括器件選擇)、軟件設(shè)計(jì)、線路板設(shè)計(jì)、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號(hào)線/電源線濾波、電路的 接地方式設(shè)計(jì)。
3、在電磁兼容領(lǐng)域,為什么總是用分貝(dB)的單位描述?
答:因?yàn)橐枋龅姆群皖l率范圍都很寬,在圖形上用對(duì)數(shù)坐標(biāo)更容易表示,而dB 就是用對(duì)數(shù)表示 時(shí)的單位。
4、 關(guān)于EMC,我了解的不多,但是現(xiàn)在電路設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试絹?lái)越快,我在制做pcb板的時(shí)候,也遇到了一些PCB的EMC問(wèn)題,但是覺(jué)得太潛。我想好好在這方面學(xué)習(xí)學(xué)習(xí),并不是隨大流,大家學(xué)什么我就學(xué)什么,是自己真的覺(jué)得EMC在今后的電路設(shè)計(jì)中的重要性越來(lái)越大,就像我在前面說(shuō)的,自己了解不深,不知道怎么入手,想問(wèn)問(wèn),要在EMC方面做的比較出色,需要有哪些基礎(chǔ)知識(shí),應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些基礎(chǔ)課程。如何學(xué)習(xí)才是一條比較好的道路,我知道任何一門學(xué)問(wèn)學(xué)好都不容易,也不曾想過(guò)短期內(nèi)把他搞通,只是希望給點(diǎn)建議,盡量少走一些彎路。
答:關(guān)于EMC需要首先了解一下EMC方面的標(biāo)準(zhǔn),如EN55022(GB9254),EN55024,以及簡(jiǎn)單測(cè)試原理,另外需要了解EMI元器件的使用,如電容,磁珠,差模電感,共模電感等,在PCB層面需要了解PCB的布局、層疊結(jié)構(gòu)、高速布線對(duì)EMC的影響以及一些規(guī)則。還有一點(diǎn)就是對(duì)出現(xiàn)EMC問(wèn)題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個(gè)硬件人員必須掌握的基本知識(shí)!
5、我是一個(gè)剛涉足PCB設(shè)計(jì)的新手,我想向您請(qǐng)教一下,要想做好PCB設(shè)計(jì)我應(yīng)該多多掌握哪方面的知識(shí)?另外,在PCB設(shè)計(jì)中遇到的關(guān)于安規(guī)方面的知識(shí)一般在哪里能找到?盼望您的指點(diǎn),不勝感激!
答:對(duì)于PCB設(shè)計(jì)應(yīng)該掌握: 1、熟悉與掌握相關(guān)PCB設(shè)計(jì)軟件,如POWERPCB/CANDENCE等;
2、了解熟悉所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的具體架構(gòu),同時(shí)熟悉原理圖電路知識(shí),包含數(shù)字與模擬知識(shí);
3、掌握PCB加工流程、工藝、可維護(hù)加工要求;
4、掌握PCB板高速信號(hào)完整性、電磁兼容(emi與ems)、SI、PI仿真設(shè)計(jì)等相關(guān)的知識(shí);
5、 如果相關(guān)工作涉及射頻,還需掌握射頻知識(shí);
6、對(duì)于PCB設(shè)計(jì)地的按規(guī)知識(shí)主要看GB4943或UL60950,一般的絕緣間距要求通過(guò)查表可以得到!
6、電磁兼容設(shè)計(jì)基本原則
答:電子線路設(shè)計(jì)準(zhǔn)則電子線路設(shè)計(jì)者往往只考慮產(chǎn)品的功能,而沒(méi)有將功能和電磁兼容性綜合考慮,因此產(chǎn)品在完成其功能的同時(shí),也產(chǎn)生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。而且,不能滿足敏感度要求。電子線路的電磁兼容性設(shè)計(jì)應(yīng)從以下幾方面考慮:
元件選擇在大多數(shù)情況下,電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設(shè)備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因?yàn)槭欠衲軐?shí)現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來(lái)決定的。而在許多情況下,電路裝配又決定著帶外響應(yīng)(例如引線長(zhǎng)度)和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是:
⑴在高頻時(shí),和引線型電容器相比,應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來(lái)濾波。
⑵在必須使用引線式電容時(shí),應(yīng)考慮引線電感對(duì)濾波效率的影響。
⑶鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時(shí)性介質(zhì)擊穿,因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里,應(yīng)該使用固體電容器。
⑷使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。
⑸大電感寄生電容大,為了提高低頻部分的插損,不要使用單節(jié)濾波器,而應(yīng)該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。
⑹使用磁芯電感要注意飽和特性,特別要注意高電平脈沖會(huì)降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。
⑺盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。
⑻選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。
⑼用于敏感電路的電源變壓器應(yīng)該有靜電屏蔽,屏蔽殼體和變壓器殼體都應(yīng)接地。
⑽設(shè)備內(nèi)部的互連信號(hào)線必須使用屏蔽線,以防它們之間的騷擾耦合。
⑾為使每個(gè)屏蔽體都與各自的插針相連,應(yīng)選用插針足夠多的插頭座。
7、方波脈沖驅(qū)動(dòng)電感傳感器的問(wèn)題
答:1、信號(hào)測(cè)試過(guò)程中,盡量在屏蔽環(huán)境下進(jìn)行,如果不便的話,至少要屏蔽傳感器和前級(jí)。
2、測(cè)試過(guò)程中盡量使用差分探頭,或至少要盡可能減短探頭的接地線長(zhǎng)度。這樣能減少測(cè)試誤差。
3、你的電路實(shí)際工作頻率并不太高,可以通過(guò)布線減少振鈴。為了噪聲特性更好,應(yīng)當(dāng)考慮共模信號(hào)的抑
制問(wèn)題,必要時(shí)插入共扼電抗器,同時(shí)注意整個(gè)工作環(huán)境中的開(kāi)關(guān)電源噪聲,以及避免電源耦合。
4、如果傳感器允許,可以使用電流放大模式,這有利于提高速度,降低噪聲。模擬開(kāi)關(guān)盡量放到前置放大器之后,盡管多了一路前放,但性能提高不少,而且降低調(diào)試難度。
5、如果十分介意波形,考慮額外的頻率補(bǔ)償。如果僅僅是數(shù)字檢測(cè),則應(yīng)當(dāng)降低工作頻率??偠灾艿皖l則低頻,能隔直則隔直。
6、注意AD轉(zhuǎn)換前的抗混疊濾波,以及軟件濾波,提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。
8、GPS電磁干擾現(xiàn)象表現(xiàn):尤其是GPS應(yīng)用在PMP這種產(chǎn)品,功能是MP4、MP3、FM調(diào)頻+GPS導(dǎo)航功能的手持車載兩用的GPS終端產(chǎn)品, 一定得有一個(gè)內(nèi)置GPS Antenna, 這樣GPS Antenna與GPS終端產(chǎn)品上的MCU、 SDROM、晶振等元器件很容易產(chǎn)生EMI/EMC電磁干擾,致使GPS Antenna的收星能力下降很多,幾乎沒(méi)辦法正常定位。
采取什么樣的辦法可以解決這樣的EMI/EMC電磁干擾?
答:可以在上面加上ESD Filter,既有防靜電又能抗電磁干擾。我們的手機(jī)客戶帶GPS功能的就用的這個(gè)方法。做這些的廠家有泰克(瑞侃) ,佳邦,韓國(guó)ICT等等很多。
9、板子上幾乎所有的重要信號(hào)線都設(shè)計(jì)成差分線對(duì),目的在增強(qiáng)信號(hào)抗干擾能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信號(hào)只定義在仿真信號(hào)或數(shù)字信號(hào)或都有定義? 2.在實(shí)際的線路圖中差分線對(duì)上的網(wǎng)羅如濾波器,應(yīng)如何分析其頻率響應(yīng),是否還是與分析一般的二端口網(wǎng)羅的方法一樣? 3.差分線對(duì)上承載的差分信號(hào)如何轉(zhuǎn)換成一般的信號(hào)? 差分線對(duì)上的信號(hào)波形是怎樣的,相互之間的關(guān)系如何?
答:1,差分信號(hào)只是使用兩根信號(hào)線傳輸一路信號(hào),依靠信號(hào)間電壓差進(jìn)行判決的電路,既可以是模擬信號(hào),也可以是數(shù)字信號(hào)。實(shí)際的信號(hào)都是模擬信號(hào),數(shù)字信號(hào)只是模擬信號(hào)用門限電平量化后的取樣結(jié)果。因此差分信號(hào)對(duì)于數(shù)字和模擬信號(hào)都可以定義。
2,差分信號(hào)的頻率響應(yīng),這個(gè)問(wèn)題好。實(shí)際差分端口是一個(gè)四端口網(wǎng)絡(luò),它存在差模和共模兩種分析方式。
如下圖所示。在分析頻率相應(yīng)的時(shí)候,要分別添加同極性的共模掃頻源和互為反極性的差模掃頻源。而相應(yīng)端需要相應(yīng)設(shè)置共模電壓測(cè)試點(diǎn)Vcm=(V1+V2)/2, 和差模電壓測(cè)試點(diǎn)Vdm=V1-V2。網(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于差分信號(hào)阻抗計(jì)算和原理的文章,可以詳細(xì)了解一下。
3,差分信號(hào)通常進(jìn)入差分驅(qū)動(dòng)電路,放大后得到差分信號(hào)。最簡(jiǎn)單的就是差分共射鏡像放大器電路了,這個(gè)在一般的模擬電路教材都有介紹。下圖是某差分放大器件的spice電路圖和輸出信號(hào)波形,一般需要他們完全反相,有足夠的電壓差大于差模電壓門限。當(dāng)然信號(hào)不可避免有共模成分,所以差分放大器一個(gè)很重要的指標(biāo)就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm。
10、我為單位的直流磁鋼電機(jī)設(shè)計(jì)了一塊調(diào)速電路,電源端以用0.33uf+夏普電視機(jī)電感+0.33uf后不理想,后用4只電感串在PCB板電源端,但在30~50MHz之間超了12db,該如何處理?
答:通常來(lái)講,LC或PI型濾波電路比單一的電容濾波或電感濾波效果要好。您所謂的電源端以用0.33uf+夏普電視機(jī)電感+0.33uf后不理想不知道是什么意思?是輻射超標(biāo)嗎?在什么頻段?我猜測(cè)直流磁鋼電機(jī)供電回路中,反饋噪聲幅度大,頻率較低,需要感值大一點(diǎn)的電感濾波,同時(shí)采用多級(jí)電容濾波,效果會(huì)好一些。
11、最近正想搞個(gè)0--150M,增益不小于80 DB的寬帶放大器,!請(qǐng)問(wèn)在EMC方面應(yīng)該注意什么問(wèn)題呢?
答1:寬帶放大器設(shè)計(jì)時(shí)特別要注意低噪聲問(wèn)題,比如要電源供給必須足夠穩(wěn)定等。
答2:1. 注意輸入和數(shù)出的阻抗匹配問(wèn)題,比如共基輸入射隨輸出等
2. 各級(jí)的退偶問(wèn)題,包括高頻和低頻紋波等
3. 深度負(fù)反饋,以及防止自激振蕩和環(huán)回自激等
4. 帶通濾波氣的設(shè)計(jì)問(wèn)題
答3:實(shí)在不好回答,看不到實(shí)際的設(shè)計(jì),一切建議還是老生常談:注意EMC的三要素,注意傳導(dǎo)和輻射路徑,注意電源分配和地彈噪聲。150MHz是模擬信號(hào)帶寬,數(shù)字信號(hào)的上升沿多快呢?如果轉(zhuǎn)折頻率也在150MHz以下,個(gè)人認(rèn)為,傳導(dǎo)耦合,電源平面輻射將是主要考慮的因素,先做好電源的分配,分割和去耦電路吧。80dB,增益夠高的,做好前極小信號(hào)及其參考電源和地的隔離保護(hù),盡量降低這個(gè)部分的電源阻抗。
12、求教小功率直流永磁電機(jī)設(shè)計(jì)中EMC的方法和事項(xiàng)。生產(chǎn)了一款90W的直流永磁電機(jī)(110~120V,轉(zhuǎn)速2000/分鐘)EMC一直超標(biāo),生產(chǎn)后先把16槽改24槽,有做了軸絕緣,未能達(dá)標(biāo)!現(xiàn)在又要設(shè)計(jì)生產(chǎn)125W的電機(jī),如何處理?
答:直流永磁電機(jī)設(shè)計(jì)中EMC問(wèn)題,主要由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)和換相時(shí)引起的打火。具體分析,可以使用RMxpert來(lái)設(shè)計(jì)優(yōu)化電機(jī)參數(shù),Maxwell2D來(lái)仿真EMI實(shí)際輻射。
13、是否可用阻抗邊界(Impedance)方式設(shè)定?或者用類似的分層阻抗 RLC阻抗?又或者使用designer設(shè)計(jì)電路和hfss協(xié)同作業(yè)?
答:集中電阻可以用RLC邊界實(shí)現(xiàn);如果是薄膜電阻,可以用面阻抗或阻抗編輯實(shí)現(xiàn)。
14、我現(xiàn)在在對(duì)外殼有一圈金屬裝飾件的機(jī)器做靜電測(cè)試,測(cè)試中遇到:接觸放電4k時(shí)32k晶振沒(méi)問(wèn)題,空氣放電8k停振的問(wèn)題,如何處理?
答:有金屬的話,空氣放電和接觸放電效果差不多,建議你在金屬支架上噴絕緣漆試試。
15、我們現(xiàn)在測(cè)量PCB電磁輻射很麻煩,采用的是頻譜儀加自制的近場(chǎng)探頭,先不說(shuō)精度的問(wèn)題,光是遇到大電壓的點(diǎn)都很頭疼,生怕頻譜儀受損。不知能否通過(guò)仿真的方法解決。
答:首先,EMI的測(cè)試包括近場(chǎng)探頭和遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射測(cè)試,任何仿真工具都不可能替代實(shí)際的測(cè)試;其次,Ansoft的PCB單板噪聲和輻射仿真工具SIwave和任意三維結(jié)構(gòu)的高頻結(jié)構(gòu)仿真器HFSS分別可以仿真單板和系統(tǒng)的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)輻射,以及在有限屏蔽環(huán)境下的EMI輻射。 仿真的有效性,取決于你對(duì)自己設(shè)計(jì)的EMI問(wèn)題的考慮以及相應(yīng)的軟件設(shè)置。例如:?jiǎn)伟迳喜钅_€是共模輻射,電流源還是電壓源輻射等等。就我們的一些實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn),絕大多數(shù)的EMI問(wèn)題都可以通過(guò)仿真分析解決,而且與實(shí)際測(cè)試比較,效果非常好。
16、聽(tīng)說(shuō)Ansoft的EMC工具一般仿真1GHz以上頻率的,我們板上頻率最高的時(shí)鐘線是主芯片到SDRAM的只有133MHz,其余大部分的頻率都是KHz級(jí)別的。 我們主要用Hyperlynx做的SI/PI設(shè)計(jì), 操作比較簡(jiǎn)單,但是現(xiàn)在整板的EMC依舊超標(biāo),影響畫(huà)面質(zhì)量。另外,你們的工具和Mentor PADS有接口嗎?
答:Ansoft的工具可以仿真從直流到幾十GHz以上頻率的信號(hào),只是相對(duì)其它工具而言,1GHz以上的有損傳輸線模型更加精確。據(jù)我所知,HyperLynx主要是做SI和crosstalk的仿真,以及一點(diǎn)單根信號(hào)線的EMI輻射分析,目前還沒(méi)有PI分析的功能。影響單板的EMC的原因很多,解決信號(hào)完整性和串?dāng)_只是解決EMC的其中一方面,電源平面的噪聲,去耦策略,屏蔽方式,電流分布路徑等都會(huì)影響到EMC指標(biāo)。這些都可以再ansoft的SIwave工具中,通過(guò)仿真進(jìn)行考察。補(bǔ)充說(shuō)明,ansoft的工具與Mentor PADS有接口。
17、請(qǐng)說(shuō)明一下什么時(shí)候用分割底層來(lái)減少干擾,什么時(shí)候用地層分區(qū)來(lái)減少干擾。
答:分割底層,我還沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò),什么意思?是否能舉個(gè)例子。 地層分割,主要是為了提高干擾源和被干擾體之間的隔離度,如數(shù)模之間的隔離。當(dāng)然分割也會(huì)帶來(lái)諸如跨分割等信號(hào)完整性問(wèn)題,利用ansoft的SIwave可以方便的檢查任意點(diǎn)之間的隔離度。當(dāng)然提高隔離度,還有其它辦法,分層、去耦、單點(diǎn)連接、都是辦法,具體應(yīng)用的效果可以用軟件仿真。
18、電容跨接兩個(gè)不同的電源銅箔分區(qū)用作高頻信號(hào)的回流路徑,眾所周知電容隔直流通交流,頻率越高電流越流暢,我的疑惑是現(xiàn)今接入PCB中的電平大都是經(jīng)過(guò)慮除交流的,那么如前所述電容通過(guò)的是什么呢?"交流的信號(hào)"嗎?
答1:這個(gè)問(wèn)題很有點(diǎn)玄妙,沒(méi)見(jiàn)過(guò)很服人的解釋。對(duì)于交流,理想的是,電源和地“短路”,然而實(shí)際上其間的阻抗不可能真的是 0 歐。你說(shuō)的電容,容量不能太大,以體現(xiàn)出“低頻一點(diǎn)接地,搞頻多點(diǎn)接地”這一原則。這大概就是該電容的存在價(jià)值。經(jīng)常遇到這樣的情況:2個(gè)各自帶有電源的部件連接后,產(chǎn)生了莫名其妙的干擾,用個(gè)瓷片電容跨在2個(gè)電源間,干擾就沒(méi)了。
答2:該電容是用來(lái)做穩(wěn)壓和EMI用的,通過(guò)的是交流信號(hào)?!艾F(xiàn)今接入PCB中的電平大都是經(jīng)過(guò)慮除交流的”的確如此,不過(guò)別忘了,數(shù)字電路本身就會(huì)產(chǎn)生交流信號(hào)而對(duì)電源造成干擾,當(dāng)大量的開(kāi)關(guān)管同時(shí)作用時(shí),對(duì)電源造成的波動(dòng)是非常大的。不過(guò)在實(shí)際中,這種電容主要是起到輔助的作用,用來(lái)提高系統(tǒng)的性能,其它地方設(shè)計(jì)的好的話,完全可以不要。
答3:交流即是變化的。對(duì)于所謂的直流電平,比如電源來(lái)說(shuō),由于布線存在阻抗,當(dāng)他的負(fù)載發(fā)生變化,對(duì)電源的需求就會(huì)變化,或大或小。這種情況下,“串聯(lián)”的布線阻抗就會(huì)產(chǎn)生或大或小的壓降。于是,直流電源上就有了交流的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)的頻率與負(fù)責(zé)變化的頻率有關(guān)。電容的作用在于,就近存儲(chǔ)一定的電荷能量,讓這種變化所需要的能量可以直接從電容處獲得。近似地,電容(這時(shí)可以看成電源啦)和負(fù)載之間好像就有了一條交流回路。電容起到交流回路的作用,大致就是這樣的吧……
19、公司新做了一款手機(jī),在做3C認(rèn)證時(shí)有一項(xiàng)輻射指標(biāo)沒(méi)過(guò),頻率為50-60M,超過(guò)了5dB,應(yīng)該是充電器引起的,就加了幾個(gè)電容,其它的沒(méi)有,電容有1uF,100uF的。請(qǐng)問(wèn)有沒(méi)有什么好的解決方案(不改充電器只更改手機(jī)電路)。在手機(jī)板的充電器的輸入端加電容能解決嗎?
答1:電容大的加大,小的改小,串個(gè)BIT,不過(guò)是電池導(dǎo)致的可能性不是很大。
答2:你將變頻電感的外殼進(jìn)行對(duì)地短接和屏蔽試試。
20、PCB設(shè)計(jì)如何避免高頻干擾?
答:避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號(hào)電磁場(chǎng)的干擾,也就是所謂的串?dāng)_(Crosstalk)??捎美蟾咚傩盘?hào)和模擬信號(hào)之間的距離,或加ground guard/shunt traces在模擬信號(hào)旁邊。還要注意數(shù)字地對(duì)模擬地的噪聲干擾。
21、PCB設(shè)計(jì)中如何解決高速布線與EMI的沖突?
答:因EMI所加的電阻電容或ferrite bead, 不能造成信號(hào)的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以, 最好先用安排走線和PCB疊層的技巧來(lái)解決或減少EMI的問(wèn)題, 如高速信號(hào)走內(nèi)層。 最后才用電阻電容或ferrite bead的方式, 以降低對(duì)信號(hào)的傷害。
22、若干PCB組成系統(tǒng),各板之間的地線應(yīng)如何連接?
答:各個(gè)PCB板子相互連接之間的信號(hào)或電源在動(dòng)作時(shí),例如A板子有電源或信號(hào)送到B板子,一定會(huì)有等量的電流從地層流回到A板子 (此為Kirchoff current law)。這地層上的電流會(huì)找阻抗最小的地方流回去。所以,在各個(gè)不管是電源或信號(hào)相互連接的接口處,分配給地層的管腳數(shù)不能太少,以降低阻抗,這樣可以降低地層上的噪聲。另外,也可以分析整個(gè)電流環(huán)路,尤其是電流較大的部分,調(diào)整地層或地線的接法,來(lái)控制電流的走法(例如,在某處制造低阻抗,讓大部分的電流從這個(gè)地方走),降低對(duì)其它較敏感信號(hào)的影響。
23、PCB設(shè)計(jì)中差分信號(hào)線中間可否加地線?
答:差分信號(hào)中間一般是不能加地線。因?yàn)椴罘中盘?hào)的應(yīng)用原理最重要的一點(diǎn)便是利用差分信號(hào)間相互耦合(coupling)所帶來(lái)的好處,如flux cancellation,抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線,便會(huì)破壞耦合效應(yīng)。
34、適當(dāng)選擇PCB與外殼接地的點(diǎn)的原則是什么?
答:選擇PCB與外殼接地點(diǎn)選擇的原則是利用chassis ground提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如,通常在高頻器件或時(shí)鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將PCB的地層與chassis ground做連接,以盡量縮小整個(gè)電流回路面積,也就減少電磁輻射。
25、在電路板尺寸固定的情況下,如果設(shè)計(jì)中需要容納更多的功能,就往往需要提高PCB的走線密度,但是這樣有可能導(dǎo)致走線的相互干擾增強(qiáng),同時(shí)走線過(guò)細(xì)也使阻抗無(wú)法降低,請(qǐng)介紹在高速(>100MHz)高密度PCB設(shè)計(jì)中的技巧?
答:在設(shè)計(jì)高速高密度PCB時(shí),串?dāng)_(crosstalk interference)確實(shí)是要特別注意的,因?yàn)樗鼘?duì)時(shí)序(timing)與信號(hào)完整性(signal integrity)有很大的影響。以下提供幾個(gè)注意的地方:
1.控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。
2.走線間距的大小。一般??吹降拈g距為兩倍線寬??梢酝高^(guò)仿真來(lái)知道走線間距對(duì)時(shí)序及信號(hào)完整性的影響,找出可容忍的最小間距。不同芯片信號(hào)的結(jié)果可能不同。
3.選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞健?
4.避免上下相鄰兩層的走線方向相同,甚至有走線正好上下重迭在一起,因?yàn)檫@種串?dāng)_比同層相鄰走線的情形還大。
5.利用盲埋孔(blind/buried via)來(lái)增加走線面積。但是PCB板的制作成本會(huì)增加。 在實(shí)際執(zhí)行時(shí)確實(shí)很難達(dá)到完全平行與等長(zhǎng),不過(guò)還是要盡量做到。
除此以外,可以預(yù)留差分端接和共模端接,以緩和對(duì)時(shí)序與信號(hào)完整性的影響。
26、PCB設(shè)計(jì)中模擬電源處的濾波經(jīng)常是用LC電路。但是為什么有時(shí)LC比RC濾波效果差?
答: LC與RC濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當(dāng)。 因?yàn)殡姼械母锌?reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低,而電感值又不夠大,這時(shí)濾波效果可能不如RC。但是,使用RC濾波要付出的代價(jià)是電阻本身會(huì)耗能,效率較差,且要注意所選電阻能承受的功率。
27、PCB設(shè)計(jì)中濾波時(shí)選用電感,電容值的方法是什么?
答:電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外,還要考慮瞬時(shí)電流的反應(yīng)能力。如果LC的輸出端會(huì)有機(jī)會(huì)需要瞬間輸出大電流,則電感值太大會(huì)阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度,增加紋波噪聲(ripple noise)。 電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關(guān)。紋波噪聲值要求越小,電容值會(huì)較大。而電容的ESR/ESL也會(huì)有影響。 另外,如果這LC是放在開(kāi)關(guān)式電源(switching regulation power)的輸出端時(shí),還要注意此LC所產(chǎn)生的極點(diǎn)零點(diǎn)(pole/zero)對(duì)負(fù)反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。
28、EMI的問(wèn)題和信號(hào)完整性的問(wèn)題,是相互關(guān)聯(lián)的,如何在定義標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中,平衡兩者?
答:信號(hào)完整性和EMC還處于草案中不便于公開(kāi),至信號(hào)完整性和EMI兩者如何平衡,這不是測(cè)試規(guī)范的事,如果要達(dá)到二者平衡,最好是降低通信速度,但大家都不認(rèn)可。
29、PCB設(shè)計(jì)中如何盡可能的達(dá)到EMC要求,又不致造成太大的成本壓力?
答: PCB板上會(huì)因EMC而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外,通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)EMC的要求。以下僅就PCB板的設(shè)計(jì)技巧提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。
1、盡可能選用信號(hào)斜率(slew rate)較慢的器件,以降低信號(hào)所產(chǎn)生的高頻成分。
2、注意高頻器件擺放的位置,不要太靠近對(duì)外的連接器。
3、注意高速信號(hào)的阻抗匹配,走線層及其回流電流路徑(return current path), 以減少高頻的反射與輻射。
4、在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼?。特別注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需。
5、對(duì)外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割,并將連接器的地就近接到chassis ground。
6、可適當(dāng)運(yùn)用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號(hào)旁。但要注意guard/shunt traces對(duì)走線特性阻抗的影響。
7、電源層比地層內(nèi)縮20H,H為電源層與地層之間的距離。
30、PCB設(shè)計(jì)中當(dāng)一塊PCB板中有多個(gè)數(shù)/模功能塊時(shí),常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開(kāi),原因何在?
答:將數(shù)/模地分開(kāi)的原因是因?yàn)閿?shù)字電路在高低電位切換時(shí)會(huì)在電源和地產(chǎn)生噪聲,噪聲的大小跟信號(hào)的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近,則即使數(shù)模信號(hào)不交叉, 模擬的信號(hào)依然會(huì)被地噪聲干擾。也就是說(shuō)數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)使用。
31、在高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者應(yīng)該從那些方面去考慮EMC、EMI的規(guī)則呢?
答:一般EMI/EMC設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo)(conducted)兩個(gè)方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分.一個(gè)好的EMI/EMC設(shè)計(jì)必須一開(kāi)始布局時(shí)就要考慮到器件的位置, PCB迭層的安排, 重要聯(lián)機(jī)的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒(méi)有事前有較佳的安排, 事后解決則會(huì)事倍功半, 增加成本. 例如時(shí)鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對(duì)外的連接器, 高速信號(hào)盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射, 器件所推的信號(hào)之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分, 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時(shí)注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲. 另外, 注意高頻信號(hào)電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后,適當(dāng)?shù)倪x擇PCB與外殼的接地點(diǎn)(chassis ground)。
32、PCB設(shè)計(jì)時(shí),怎樣通過(guò)安排迭層來(lái)減少EMI問(wèn)題?
答:首先,EMI要從系統(tǒng)考慮,單憑PCB無(wú)法解決問(wèn)題。層疊對(duì)EMI來(lái)講,我認(rèn)為主要是提供信號(hào)最短回流路徑,減小耦合面積,抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合,適當(dāng)比電源層外延,對(duì)抑制共模干擾有好處。
33、PCB設(shè)計(jì)時(shí),為何要鋪銅?
答:一般鋪銅有幾個(gè)方面原因:
1,EMC.對(duì)于大面積的地或電源鋪銅,會(huì)起到屏蔽作用,有些特殊地,如PGND起到防護(hù)作用。
2,PCB工藝要求。一般為了保證電鍍效果,或者層壓不變形,對(duì)于布線較少的PCB板層鋪銅。
3,信號(hào)完整性要求,給高頻數(shù)字信號(hào)一個(gè)完整的回流路徑,并減少直流網(wǎng)絡(luò)的布線。
當(dāng)然還有散熱,特殊器件安裝要求鋪銅等等原因。
34、安規(guī)問(wèn)題:FCC、EMC的具體含義是什么?
答: FCC: federal communication commission 美國(guó)通信委員會(huì);EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容。FCC是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織,EMC是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)頒布都有相應(yīng)的原因,標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法。
35、在做pcb板的時(shí)候,為了減小干擾,地線是否應(yīng)該構(gòu)成閉和形式?
答:在做PCB板的時(shí)候,一般來(lái)講都要減小回路面積,以便減少干擾,布地線的時(shí)候,也不 應(yīng)布成閉合形式,而是布成樹(shù)枝狀較好,還有就是要盡可能增大地的面積。
36、PCB設(shè)計(jì)中,如何避免串?dāng)_?
答:變化的信號(hào)(例如階躍信號(hào))沿傳輸線由A到B 傳播,傳輸線C-D上會(huì)產(chǎn)生耦合信號(hào),變化的信號(hào)一旦結(jié)束也就是信號(hào)恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時(shí),耦合信號(hào)也就不存在了,因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號(hào)跳變的過(guò)程當(dāng)中,并且信號(hào)沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快,產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。空間中耦合的電磁場(chǎng)可以提取為無(wú)數(shù)耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc,這個(gè)兩個(gè)信號(hào)極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL,這兩個(gè)信號(hào)極性相反。
耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時(shí)存在,并且大小幾乎相等,這樣,在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號(hào)由于極性相反,相互抵消,反向串?dāng)_極性相同,疊加增強(qiáng)。串?dāng)_分析的模式通常包括默認(rèn)模式,三態(tài)模式和最壞情況模式分析。默認(rèn)模式類似我們實(shí)際對(duì)串?dāng)_測(cè)試的方式,即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài)(高電平或低電平),然后計(jì)算串?dāng)_值。這種方式對(duì)于單向信號(hào)的串?dāng)_分析比
較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài),來(lái)檢測(cè)串?dāng)_大小。這種方式對(duì)雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。最壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài),仿真器計(jì)算所有默認(rèn)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一個(gè)受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對(duì)個(gè)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,因?yàn)橐?jì)算的組合太多,仿真速度比較慢。
37、在EMC測(cè)試中發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計(jì)中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?
答: EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
38、在PCB設(shè)計(jì)中,通常將地線又分為保護(hù)地和信號(hào)地;電源地又分為數(shù)字地和模擬地,為什么要對(duì)地線進(jìn)行劃分?
答:劃分地的目的主要是出于EMC的考慮,擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會(huì)對(duì)其它信號(hào),特別是模擬信號(hào)通過(guò)傳導(dǎo)途徑有干擾。至于信號(hào)的和保護(hù)地的劃分,是因?yàn)镋MC中ESD靜放電的考慮,類似于我們生活中避雷針接地的作用。無(wú)論怎樣分,最終的大地只有一個(gè)。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
39、PCB設(shè)計(jì)中,在布時(shí)鐘時(shí),有必要兩邊加地線屏蔽嗎?
答:是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來(lái)決定,而且如對(duì)屏蔽地線的處理不好,有可能反而會(huì)使情況更糟。
40、近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_與信號(hào)的頻率和信號(hào)的上升時(shí)間是否有關(guān)系?是否會(huì)隨著它們變化而變化?如果有關(guān)系,能否有公式說(shuō)明它們之間的關(guān)系?
答:應(yīng)該說(shuō)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)造成的串?dāng)_與信號(hào)變化沿有關(guān),變化越快,引起的串?dāng)_越大,(V=L*di/dt)。
串?dāng)_對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字信號(hào)的判決影響則與信號(hào)頻率有關(guān),頻率越快,影響越大。
41、在設(shè)計(jì)PCB板時(shí),有如下兩個(gè)疊層方案: 疊層1 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》電源+2.5V 》信號(hào) 》電源+1.25V 》電源+1.2V 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》電源+1.8V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 疊層2 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.25V +1.8V 》電源+2.5V +1.2V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 哪一種疊層順序比較優(yōu)選?對(duì)于疊層2,中間的兩個(gè)分割電源層是否會(huì)對(duì)相鄰的信號(hào)層產(chǎn)生影響?這兩個(gè)信號(hào)層已經(jīng)有地平面給信號(hào)作為回流路徑。
答:應(yīng)該說(shuō)兩種層疊各有好處。第一種保證了平面層的完整,第二種增加了地層數(shù)目,有效降低了電源平面的阻抗,對(duì)抑制系統(tǒng)EMI有好處。 理論上講,電源平面和地平面對(duì)于交流信號(hào)是等效的。但實(shí)際上,地平面具有比電源平面更好的交流阻抗,信號(hào)優(yōu)選地平面作為回流平面。但是由于層疊厚度因素的影響,例如信號(hào)和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度,第二種層疊中跨分割的信號(hào)同樣在電源分隔處存在信號(hào)回流不完整的問(wèn)題。
42、在使用protel 99se軟件設(shè)計(jì)PCB時(shí),處理器的是89C51,晶振12MHZ 系統(tǒng)中還有一個(gè)40KHZ的超聲波信號(hào)和800hz的音頻信號(hào),此時(shí)如何設(shè)計(jì)PCB才能提供高抗干擾能力?對(duì)于89C51等單片機(jī)而言,多大的信號(hào)的時(shí)候能夠影響89C51的正常工作?除了拉大兩者之間的距離之外,還有沒(méi)有其它的技巧來(lái)提高系統(tǒng)抗干擾的能力?
答: PCB設(shè)計(jì)提供高抗干擾能力,當(dāng)然需要盡量降低干擾源信號(hào)的信號(hào)變化沿速率,具體多高頻率的信號(hào),要看干擾信號(hào)是那種電平,PCB布線多長(zhǎng)。除了拉開(kāi)間距外,通過(guò)匹配或拓?fù)浣鉀Q干擾信號(hào)的反射,過(guò)沖等問(wèn)題,也可以有效降低信號(hào)干擾。
43、請(qǐng)問(wèn)在PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象接地一樣注意。若不注意會(huì)帶來(lái)什么樣的問(wèn)題?會(huì)增加干擾么?
答:電源若作為平面層處理,其方式應(yīng)該類似于地層的處理,當(dāng)然,為了降低電源的共模輻射,建議內(nèi)縮20倍的電源層距地層的高度。如果布線,建議走樹(shù)狀結(jié)構(gòu),注意避免電源環(huán)路問(wèn)題。電源閉環(huán)會(huì)引起較大的共模輻射。
44、我做了個(gè)TFT LCD的顯示屏,別人在做EMC測(cè)試時(shí),干擾信號(hào)通過(guò)空間傳導(dǎo)過(guò)來(lái),導(dǎo)致屏幕顯示的圖象會(huì)晃動(dòng),幅度挺大的。誰(shuí)能指點(diǎn)下,要怎么處理!是在幾股信號(hào)線上加 干擾脈沖群,具體是叫什么名字我也不太清楚,干擾信號(hào)通過(guò)信號(hào)線輻射出來(lái)的。
答:如果是單獨(dú)的LCD,EMC測(cè)試中的脈沖群試驗(yàn)幾乎是過(guò)不去的,特別是用耦合鉗的時(shí)候,會(huì)夠你受的了。
如果是儀器中用到了LCD,就不難解決了,例如信號(hào)線的退耦處理,導(dǎo)電膏適當(dāng)減小LCD入口的阻抗,屏表面加屏蔽導(dǎo)電絲網(wǎng)等。
45、前段時(shí)間EMC測(cè)試,GSM固定無(wú)線電話在100MHz-300MHz之間有輻射雜散現(xiàn)象。之后,公司寄給我兩部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機(jī),實(shí)驗(yàn)室不準(zhǔn)換整部話機(jī),我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要修改測(cè)試的話機(jī)上。測(cè)試結(jié)果顯示以前的雜散現(xiàn)象沒(méi)有了,但是主頻出現(xiàn)了問(wèn)題,話機(jī)工作的主頻是902MHz,但在905-910MHz之間又出現(xiàn)了幾個(gè)頻率,基本情況就是這樣。修改過(guò)程中,我只換了外殼,電路板和其他硬件都沒(méi)有做任何修改 。
答:話機(jī)種類可以理解為:無(wú)線手機(jī)、無(wú)繩電話等等。需要明確一下:話機(jī)的類型、主機(jī)工作頻率范圍以及機(jī)殼靜電噴涂材料的類型:如鐵磁類或非鐵磁類導(dǎo)電材料以及導(dǎo)電率等。
46、使用Protel Dxp實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects有什么副作用?會(huì)不會(huì)引起干擾信號(hào)在整塊板上亂竄,從而影響性能?我做的是一塊低頻的數(shù)據(jù)采集卡,這個(gè)問(wèn)題可能不需要擔(dān)心,但還是想搞清楚。
答1:對(duì)于模、數(shù)混合的PCB板,模、數(shù)、地建議分開(kāi),最后再同點(diǎn)接地,如用“瓷珠”或0歐電阻連接。
高速的數(shù)據(jù)線最好有兩根地線平行走,可以減少干擾。
答2:pour over all same net objects對(duì)信號(hào)的性能沒(méi)有什么影響,只是對(duì)一些焊盤的焊接有影響,散熱比較快。這樣做對(duì)EMI應(yīng)該是有好處的。增加焊盤與銅的接觸面積。
答3:實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects不會(huì)有副作用。應(yīng)該選擇為鋪花焊盤而不是實(shí)心焊盤,因?yàn)閷?shí)心焊盤散熱快,可能導(dǎo)致回流焊時(shí)發(fā)生立碑的情況。
47、請(qǐng)問(wèn)什么是磁珠,有什么用途?磁珠連接、電感連接或者0歐姆電阻連接又是什么 ?
答:磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來(lái)吸收超高頻信號(hào),象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過(guò)錯(cuò)50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號(hào),而射頻RF能量卻是無(wú)用的電磁干擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。
要消除這些不需要的信號(hào)能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號(hào)通過(guò),而濾除交流信號(hào)。通常高頻信號(hào)為30MHz以上,然而,低頻信號(hào)也會(huì)受到片式磁珠的影響。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn):
1、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少;
2、噪聲源是誰(shuí);
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);
5、電路和負(fù)載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠;
前三條通過(guò)觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗。總阻抗通過(guò)ZR22πfL()2+:=fL來(lái)描述。通過(guò)這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有最大阻抗而在低頻和直流下信號(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào)。 片式磁珠在過(guò)大的直流電壓下,阻抗特性會(huì)受到影響,另外,如果工作溫升過(guò)高,或者外部磁場(chǎng)過(guò)大,磁珠的阻抗都會(huì)受到不利的影響。 使用片式磁珠和片式電感的原因: 是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用片式磁珠是最佳的選擇。
48、剛才是做硬件設(shè)計(jì)的工作。請(qǐng)教各位怎么樣確定消除導(dǎo)線間串?dāng)_得電容容值。
答:在PCB布線時(shí)應(yīng)該注意不要有太長(zhǎng)的平行走線,尤其是高速或高擺幅信號(hào)。如果無(wú)法避免,其間保持足夠的距離或者添加地線隔離。受體積限制和抗干擾要求高的部位可用金屬屏蔽合隔離。
49、在實(shí)際做產(chǎn)品的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很頭疼的問(wèn)題。將開(kāi)發(fā)的樣機(jī)放在某個(gè)干擾很厲害的車上的時(shí)候,為了解決續(xù)流的問(wèn)題,講一個(gè)小電瓶并接在汽車的電源上(加了一個(gè)二極管防止小電瓶的電壓被拉跨。 )但是發(fā)現(xiàn)一旦與汽車的打鐵地線一連接,終端就會(huì)被干擾。有好的建議嗎?
答:這是很明顯的EMC問(wèn)題,車上電火花干擾,導(dǎo)致你的終端設(shè)備被干擾,這個(gè)干擾可能是輻射,也可能是傳導(dǎo)到你的終端。
這個(gè)問(wèn)題很多種原因:
1、接地問(wèn)題,你的終端主板上地線的走線問(wèn)題,布銅的情況
2、外殼的屏蔽問(wèn)題,做好是金屬外殼,將不是金屬部分外殼用錫箔封上,可以一試
3、線路板的布局,電源部分和CPU部分盡量分開(kāi),電源部分走線要盡量粗,盡量短,布線規(guī)則很重要
4、線路板的層數(shù)比較重要,一般汽車上電子產(chǎn)品主板最好是至少4層板,兩層板抗干擾可能較差
5、加磁環(huán),你可以考慮在做試驗(yàn)時(shí)在電源線上套上磁環(huán)
當(dāng)然可能還有很多別的解決方法,具體情況可能不一樣,希望對(duì)你能夠有所幫助
50、問(wèn)在電路中,為什么在 SCL、SDA、AS都串聯(lián)一個(gè)電阻,電阻的大小在電路中都會(huì)有什么影響?
答:上拉是增加抭干擾能力的,一般取值Vcc/1mA~10K;串聯(lián)是阻尼用的,一般取33ohm~ 470ohm, 即當(dāng)www.EETchina.com 信號(hào)線上的脈沖頻率較高時(shí)將會(huì)從線的一端反射到另一端,這將可能影響數(shù)據(jù)及有EMI,加串一個(gè)電阻在線中間將可有效控制這種反射。
51、品在做CE/FCC測(cè)試時(shí),如果在200MHz時(shí)輻射偏高,超過(guò)可接受的范圍,應(yīng)該怎么消除,磁珠應(yīng)該怎么選擇,另外晶振倍頻部分的輻射應(yīng)該如何去消除。
答:你談到的問(wèn)題實(shí)在是太簡(jiǎn)單,沒(méi)有辦法給與你一個(gè)非常準(zhǔn)確的答復(fù),不過(guò)根據(jù)我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),給點(diǎn)思考的方法。
如果你能肯定是倍頻,則主要對(duì)產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行進(jìn)行處理,這應(yīng)該是有目標(biāo)的,在處理是可以直接試一試,將產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的屏蔽(只需要用可樂(lè)罐做個(gè)屏蔽罩,關(guān)鍵是要注意接地。)在進(jìn)行測(cè)試看看輻射值是否降低,如果降低則明確輻射的來(lái)源,在專門對(duì)其進(jìn)行屏蔽處理。如果沒(méi)有變化,則應(yīng)重點(diǎn)考慮一下,露在外面的傳輸線,如果傳輸線能接地一定要接地,最好能采用屏蔽線試一試,看看有沒(méi)有變化,以確認(rèn)是否與傳輸線有關(guān)。最后就是箱體本身的屏蔽問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜,而且成本較高,是在沒(méi)有辦法的情況才考慮解決的方式。這幾種方式都嘗試后,輻射值應(yīng)該會(huì)降低的。
52、最近在寫一個(gè)2KW的吸塵器軟件,功能是實(shí)現(xiàn)了,但過(guò)不了EMC。請(qǐng)指點(diǎn)下,軟件上面采用哪種算法,可以過(guò)EMC! 功能簡(jiǎn)述如下:
1、軟起動(dòng)和軟調(diào)速功能。(所謂軟起動(dòng)也就是電機(jī)慢慢的加速,速度不會(huì)突變)
2、可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3、是用可控硅控制電機(jī)的??刂品绞绞菍?duì)正弦波斬波。
在硬件方面,電路很簡(jiǎn)單,硬件處理EMC就只一個(gè)0.1uF的安規(guī)電容。
答: 和硬件方面溝通,可能要多下功夫,單純軟件很難解決。
53、DECODER中的DA的轉(zhuǎn)換頻率從芯片里面順電源和地輻射出來(lái),為166M。我在電源上并了個(gè)1N ,或630P,或30P但都屢不掉。兩層板,電源回路很短,請(qǐng)給點(diǎn)建議,并分析下濾不掉的原因。
答1:電源的質(zhì)量差(負(fù)載能力),DA應(yīng)該單獨(dú)用一個(gè)電源。
答2:首先檢查輸出端接地是否良好,在將信號(hào)輸出端口串BEAD試試。
答3:我認(rèn)為你可以將其地用100M磁珠損號(hào)166M高頻。
54、 要做多路的溫度采集,用的是K型熱電偶,電源用電荷泵轉(zhuǎn)換模塊,信號(hào)調(diào)理部分想用AD620和OP07做二級(jí)放大,現(xiàn)在有幾個(gè)地方不太有把握,請(qǐng)做過(guò)的幫忙!
一是電源,我現(xiàn)在用12v電瓶供電,用電荷泵轉(zhuǎn)換成+/-12v,這樣的電壓有一定的紋波,對(duì)信號(hào)的采集比較不利,是否該直接用電瓶電壓做成單電源的呢?
二是熱電偶的兩個(gè)信號(hào)端是否按AD620的數(shù)據(jù)手冊(cè)上例子一樣直接輸入AD620的輸入端即可,我看手冊(cè)上還有EMI FILTER的部分,這部分對(duì)測(cè)量熱電偶的情況應(yīng)該怎么加進(jìn)去呢?熱電偶的冷端是該接地還是接
一個(gè)穩(wěn)定的電壓呢?
三,因?yàn)槲乙蟮臏囟壬婕暗搅阆?,因此AD620輸出后要分別經(jīng)過(guò)同相放大和反相放大再送入A/D端口,我打算用OP07制作二級(jí)濾波,一級(jí)是無(wú)限增益濾波電路,二級(jí)是同相放大2倍和反相放大2倍的濾波電路,不知道這樣可不可以?
答:如你的熱電偶的冷端接地(許多設(shè)備熱電偶一端已接地),而且測(cè)溫零度以下,你最好還是用+/-電源。
這是通常的做法。電源的紋波要好,但不一定正負(fù)對(duì)稱,你可再加穩(wěn)定的LDO實(shí)現(xiàn)。低頻濾波對(duì)結(jié)果很有影響,但一級(jí)濾波應(yīng)能滿足,EMI部分要看你的應(yīng)用環(huán)境。對(duì)多路測(cè)溫,你可將多路器放在放大之前以降低成本。多路器應(yīng)要差分輸入,熱電偶輸入導(dǎo)線也應(yīng)是熱電偶型的,挺貴的。
55、電磁兼容的一些基本問(wèn)題:認(rèn)證中經(jīng)常遇到的一些EMC問(wèn)題。
答:下面是總結(jié)出來(lái)的一些針對(duì)于電子產(chǎn)品中的部分問(wèn)題。
一般電子產(chǎn)品都最容易出的問(wèn)題有:RE--輻射,CE--傳導(dǎo),ESD--靜電。
通訊類電子產(chǎn)品不光包括以上三項(xiàng):RE,CE,ESD,還有Surge--浪涌(雷擊,打雷)
醫(yī)療器械最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是:ESD--靜電,EFT--瞬態(tài)脈沖抗干擾,CS--傳導(dǎo)抗干擾,RS--輻射抗干擾 針對(duì)于北方干燥地區(qū),產(chǎn)品的ESD--靜電要求要很高。
針對(duì)于像四川和一些西南多雷地區(qū),EFT防雷要求要很高。
56、請(qǐng)問(wèn)怎樣才能去除IC中的電磁干擾?
答:IC受到的電磁干擾,主要是來(lái)自靜電(ESD)。解決IC免受ESD干擾,一方面在布板時(shí)候要考慮ESD(以及EMI)的問(wèn)題,另一方面要考慮增加器件進(jìn)行ESD保護(hù)。目前有兩種器件:壓敏電阻(Varistor)和瞬態(tài)電壓抑制器TVS(Transient Voltage Suppressor)。前者由氧化鋅構(gòu)成,響應(yīng)速度相對(duì)慢,電壓抑制相對(duì)差,而且每受一次ESD沖擊,就會(huì)老化,直到失效。而TVS是半導(dǎo)體制成,響應(yīng)速度快,電壓抑制好,可以無(wú)限次使用。從成本角度看,壓敏電阻成本要比TVS低。
57、電磁干擾現(xiàn)象表現(xiàn):尤其是GPS應(yīng)用在PMP這種產(chǎn)品,功能是MP4、MP3、FM調(diào)頻+GPS導(dǎo)航功能的手持車載兩用的GPS終端產(chǎn)品,手持車載兩用的GPS導(dǎo)航終端一定的有一個(gè)內(nèi)置GPS Antenna,這樣GPS Antenna與GPS終端產(chǎn)品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易產(chǎn)生電磁干擾,致使GPS Antenna的收星能力下降很多,幾乎沒(méi)辦法正常定位。不知道有沒(méi)有GPS設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)者遇到過(guò)這樣的電磁干擾,然后采取有效的辦法解決這樣的電磁干擾,什么樣的解決辦法??
答1:我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題主要出在電路設(shè)計(jì)上,多半是電路的保護(hù)跟屏蔽做的不好,我現(xiàn)在的客戶已經(jīng)沒(méi)有這方面的困惑了,他們現(xiàn)在有兩部分電磁干擾現(xiàn)象,但基本都已經(jīng)解決/ bluetooth的電磁干擾,2 遙控器的電磁干擾,解決辦法:第1項(xiàng)我還沒(méi)找到答案,第2項(xiàng)增大遙控器的有效距離到5M。
答2:各功能模塊在PCB上的分布很重要,在PCB Layer之前要根據(jù)電流大小,各部分晶體頻率,合理規(guī)劃,然后各部分接地非常重要,此為解決共電源和地的干擾。 根據(jù)實(shí)測(cè),主要振蕩源之間的空間距離對(duì)輻射影響很大,稍遠(yuǎn)離對(duì)干擾有明顯降低,如空間不允許,有必要對(duì)其做局部屏蔽,但前提是在PCB同一塊接地區(qū)內(nèi),然后對(duì)電源的出入口去耦,磁珠電容是不錯(cuò)的選擇,藍(lán)牙及GPS可印板電感。電源 DC/DC的轉(zhuǎn)換頻率選擇也很重要,不要讓倍頻(多次諧波)與其他電路的頻率(特別是接受)重合,有些DC/DC頻率是固定的,加簡(jiǎn)單的濾波電路就可以。同頻抑制是引起GPS接受和遙控接受靈敏度下降的主要原因。還有,接受電路的本振幅度要調(diào)的盡量小,否則會(huì)成為一個(gè)持續(xù)的干擾源。我們將藍(lán)牙,GPS接受,另一個(gè)2.4GHz收發(fā)器,433M遙控接收均繼承在一個(gè)盒子內(nèi),效果還不錯(cuò),GPS接收靈敏度很高。
58、遇到一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)
1. 主控芯片摩托羅拉的MC908JL3
2. 8M陶瓷諧振
3. 電源采用連接線接入
現(xiàn)在是EMI中的傳導(dǎo)電壓在24M的位置單點(diǎn)超標(biāo)0.8dB。請(qǐng)各位指點(diǎn)有沒(méi)有什么好的方法抑制超標(biāo)。列入加磁環(huán)、加Y2電容等。再有這個(gè)頻率是傳導(dǎo)范圍還是輻射范圍?
答:到底是EMI實(shí)驗(yàn)中24M超標(biāo)還是做傳導(dǎo)時(shí)24M超標(biāo),如果是前者的話就是輻射超標(biāo),若是后者則傳導(dǎo)超標(biāo)。
59、用雙向可控硅控制直流電機(jī)的調(diào)速,但電機(jī)會(huì)干擾電源影響過(guò)零檢則,造成不受控或速度妀變。請(qǐng)各位指教!
答1: 出現(xiàn)這中現(xiàn)象的可能性有:1、電機(jī)屬于非阻性負(fù)載,所以電路中產(chǎn)生相位移動(dòng),導(dǎo)致控制不準(zhǔn);可以加電容過(guò)濾;2、一般雙向可控硅控制大功率或大電流負(fù)載,采用過(guò)零導(dǎo)通,而不是調(diào)相,可減少EMC的影響。
答2:流移相調(diào)速很常用的,如果過(guò)零檢測(cè)的硬件部分沒(méi)問(wèn)題的話,就要仔細(xì)改進(jìn)軟件的處理方式了,在一個(gè)周期內(nèi)(50Hz 20mS)要處理兩次可控硅的導(dǎo)通,檢測(cè)到過(guò)零后的延遲輸出時(shí)間決定你的移相角度,
60、請(qǐng)問(wèn)那位大俠做過(guò)V.35、E1、G.703(64K)、繼電器接口的EMC設(shè)計(jì)?能否給點(diǎn)建議?
主要要過(guò)下面幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 17626.12(IEC61000-4-12)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 振蕩波抗干擾度試驗(yàn)
GB/T17626.2(IEC61000-4-2)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 靜電放電抗干擾度試驗(yàn)
GB/T 17626.3(IEC61000-4-3)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 射頻電磁場(chǎng)輻射抗干擾度測(cè)試
GB/T 17626.4(IEC61000-4-4)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗干擾度試驗(yàn)
GB/T 17626.5(IEC61000-4-5)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 浪涌沖擊抗干擾度試驗(yàn)GB/T 17626.6
(IEC61000-4-6)電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗干擾度
答:這些標(biāo)準(zhǔn)都是EMC測(cè)試的一些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),還需要結(jié)合你的產(chǎn)品確定具體指標(biāo)。你的這些接口是通信接口,一般有標(biāo)準(zhǔn)電路。當(dāng)單板原理圖濾波設(shè)計(jì)、PCB的正確布局布線設(shè)計(jì)的時(shí)候,一般都可以通過(guò)測(cè)試,其他情況下需要增加EMC濾波、瞬態(tài)抑制器件,這需要結(jié)合具體接口分析。
61、布線不能跨越分割電源之間的間隙,哪位大蝦可以給個(gè)詳細(xì)說(shuō)明?。?
答:如果一個(gè)電源層被分割成幾個(gè)不同的電源部分,如有3.3V、5V等的電源,信號(hào)線最好不要同時(shí)出現(xiàn)在不同的電源平面上,即布線不能跨越分割電源之間的間隙,否則會(huì)出現(xiàn)不必要的EMC問(wèn)題,對(duì)地也一樣,布線也不能跨越分割地之間的間隙。
62、現(xiàn)用單片機(jī)通過(guò)達(dá)林頓管、光藕控制一12V繼電器來(lái)控制交流接觸器的吸合,在吸合瞬間常導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位,通過(guò)示波器測(cè)復(fù)位腳,能檢測(cè)到有效復(fù)位信號(hào)(使用三腳的復(fù)位IC)。單片機(jī)使用5V供電,5V穩(wěn)壓管前后均已接1000uF電容,且用示波器檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)電源波動(dòng)。另外,如果繼電器空載(不接交流接觸器)則未發(fā)現(xiàn)復(fù)位現(xiàn)象。請(qǐng)問(wèn)各位該如何解決?
答1:可以在交流接觸器線圈兩端并聯(lián)一電阻和電容串聯(lián)的阻容吸收回路,電容的容量在0.01UF---0.47UF之間現(xiàn)在,耐壓最好高于線圈額定電壓的2-3倍,看這樣行不行?
答2:這個(gè)應(yīng)該是交流接觸器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的EMC干擾所致。樓上朋友的阻容吸收是個(gè)不錯(cuò)的解決辦法,同
時(shí)也可以考慮在12V繼電器的輸出觸點(diǎn)并聯(lián)100P到47P的高壓電容試試。
答3:在交流接觸器加RC吸收是有效的。但是你還的檢查你的電源回路,看看你的CPU電源走線是否太長(zhǎng),盡量在芯片的電源腳上并去偶電容,還有就是穩(wěn)壓部分也可以加LC吸收回路,盡可能的吸收來(lái)自電源的干擾。
答4:先不帶負(fù)載看看是否有同樣現(xiàn)象出現(xiàn),分級(jí)判斷排出問(wèn)題??上炔唤庸馀海俨唤永^電器。如果不接光藕還是出現(xiàn)復(fù)位,查查硬件輸出端口是否和復(fù)位有短路,如果沒(méi)有復(fù)位,可以接光藕但不接繼電器。
還出現(xiàn)復(fù)位可能的情況是地線太細(xì),復(fù)位腳的地離光藕太近而且遠(yuǎn)離電源,光藕的限流電阻太小,導(dǎo)致地電位瞬時(shí)抬高。布線時(shí)CPU要遠(yuǎn)離大電流的器件,地線采用星型單點(diǎn)接地。如果還是出現(xiàn)復(fù)位,就是繼電器線圈和馳點(diǎn)電弧或大負(fù)載的變化引起的電磁干擾??刹扇∑帘魏拖|點(diǎn)拉弧的一些方法來(lái)解決。多數(shù)情況是電源沒(méi)處理好,地線或+5V線過(guò)長(zhǎng)過(guò)細(xì)。CPU位置不合理。
63、交流濾波器與直流濾波是否可以互用?一般而言,交流線濾波器可以用在直流的場(chǎng)合,但是直流線濾波器絕對(duì)不能用在交流的場(chǎng)合,這是為什么?
答:直流濾波器中使用的旁路電容是直流電容,用在交流條件下可能會(huì)發(fā)生過(guò)熱而損壞,如果直流電容的耐壓較低,還會(huì)被擊穿而損壞。即使不會(huì)發(fā)生這兩種情況,一般直流濾波器中的共模旁路電容的容量較大,用在交流的場(chǎng)合會(huì)發(fā)生過(guò)大的漏電流,違反安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
64、在一個(gè)盒式設(shè)備中,比如以太網(wǎng)交換機(jī)或PC機(jī),存在機(jī)殼地和電路地工作地,我發(fā)現(xiàn)有些設(shè)備將兩個(gè)地用電容連接,有些用0電阻連接,有些用鐵氧體連接,究竟哪一個(gè)對(duì)?
答:我們一般使用102高壓瓷介電容。
65、“機(jī)構(gòu)的防護(hù)”是指什么?是不是機(jī)殼的防護(hù)?
答:是的,機(jī)殼要盡量嚴(yán)密,少用或不用導(dǎo)電材料,盡可能接地。
66、請(qǐng)問(wèn)產(chǎn)品全部采用金屬做為外殼(如鋁,不銹鋼等材質(zhì))對(duì)產(chǎn)品的ESD防護(hù)有何大的影響?應(yīng)怎樣處理較好?
答:產(chǎn)品全部用金屬外殼,如果接地不良當(dāng)然不利于ESD的防護(hù),但只要做好接地就不會(huì)有什么問(wèn)題。至于如何接地就要看設(shè)備的具體情況了,如果是大型設(shè)備,可以通過(guò)設(shè)備直接接大地,效果當(dāng)然會(huì)很理想的。
67、為什么頻譜分析儀不能觀測(cè)靜電放電等瞬態(tài)干擾?
答:因?yàn)轭l譜分析儀是一種窄帶掃頻接收機(jī),它在某一時(shí)刻僅接收某個(gè)頻率范圍內(nèi)的能量。而靜電 放電等瞬態(tài)干擾是一種脈沖干擾,其頻譜范圍很寬,但時(shí)間很短,這樣頻譜分析儀在瞬態(tài)干擾發(fā)生 時(shí)觀察到的僅是其總能量的一小部分,不能反映實(shí)際的干擾情況。
68、在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電磁干擾問(wèn)題診斷時(shí),往往需要使用近場(chǎng)探頭和頻譜分析儀,怎樣用同軸電纜制作一 個(gè)簡(jiǎn)易的近場(chǎng)探頭?
答:將同軸電纜的外層(屏蔽層)剝開(kāi),使芯線暴露出來(lái),將芯線繞成一個(gè)直徑1~2 厘米小環(huán)(1~3 匝),焊接在外層上。
69、測(cè)量人體的生物磁信息是一種新的醫(yī)療診斷方法,這種生物磁的測(cè)量必須在磁場(chǎng)屏蔽室中進(jìn)行,這個(gè)屏蔽室必須能屏蔽從靜磁場(chǎng)到1GHz 的交變電磁場(chǎng),請(qǐng)?zhí)岢鲞@個(gè)屏蔽室的設(shè)計(jì)方案。
答:首先考慮屏蔽材料的選擇問(wèn)題,由于要屏蔽頻率很低的磁場(chǎng),因此要使用高導(dǎo)磁率的材料,比 如坡莫合金。由于坡莫合金經(jīng)過(guò)加工后,導(dǎo)磁率會(huì)降低,必須進(jìn)行熱處理。因此,屏蔽室要作成拼 裝式的,由板材拼裝而成。事先將各塊板材按照設(shè)計(jì)加工好,然后進(jìn)行熱處理,運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng),十分 小心的進(jìn)行安裝。每塊板材的結(jié)合處要重疊起來(lái),以便形成連續(xù)的磁通路。這樣構(gòu)成的屏蔽室能夠 對(duì)低頻磁場(chǎng)有較好的屏蔽效能,但縫隙會(huì)產(chǎn)生高頻泄漏。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足,在坡莫合金屏蔽室的 外層用鋁板焊接成第二層屏蔽,對(duì)高頻電磁場(chǎng)起到屏蔽作用。
70、 設(shè)計(jì)屏蔽機(jī)箱時(shí),根據(jù)哪些因素選擇屏蔽材料?
答:從電磁屏蔽的角度考慮,主要要考慮所屏蔽的電場(chǎng)波的種類。對(duì)于電場(chǎng)波、平面波或頻率較高 的磁場(chǎng)波,一般金屬都可以滿足要求,對(duì)于低頻磁場(chǎng)波,要使用導(dǎo)磁率較高的材料。
71、機(jī)箱的屏蔽效能除了受屏蔽材料的影響以外,還受什么因素的影響?
答:受兩個(gè)因素的影響,一是機(jī)箱上的導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn),例如孔洞、縫隙等;另一個(gè)是穿過(guò)屏蔽箱的導(dǎo)線,如信號(hào)電纜、電源線等。
72、屏蔽磁場(chǎng)輻射源時(shí)要注意什么問(wèn)題?
答:由于磁場(chǎng)波的波阻抗很低,因此反射損耗很小,而主要靠吸收損耗達(dá)到屏蔽的目的。因此要選 擇導(dǎo)磁率較高的屏蔽材料。另外,在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要使屏蔽層盡量遠(yuǎn)離輻射源(以增加反射損耗), 盡量避免孔洞、縫隙等靠近輻射源。
73、在設(shè)計(jì)屏蔽結(jié)構(gòu)時(shí),有一個(gè)原則是:盡量使機(jī)箱內(nèi)的電纜遠(yuǎn)離縫隙和孔洞,為什么?
答:由于電纜近旁總是存在磁場(chǎng),而磁場(chǎng)很容易從孔洞泄漏(與磁場(chǎng)的頻率無(wú)關(guān))。因此,當(dāng)電纜距離縫隙和孔洞很近時(shí),就會(huì)發(fā)生磁場(chǎng)泄漏,降低總體屏蔽效能。
74、為什么在很多情況下為了抑制噪聲信號(hào)我們都采用接地的方法,而不是接電源的方法?地和電源在多層PCB上面都是其中的一層,按照電壓零點(diǎn)相對(duì)性來(lái)說(shuō)即使是電源層不是也可以作為電壓零點(diǎn)嗎?
答1:接地也可以說(shuō)接參考點(diǎn),既然是參考點(diǎn)就要能起到參考作用。認(rèn)為是地,就是說(shuō)起碼認(rèn)為這里是零,沒(méi)有任何阻抗(實(shí)際上是不是要看layout)。電源輸出阻抗如果是零的話,當(dāng)然也可以做參考點(diǎn),也可以作為噪聲信號(hào)的旁路通道。
答2:信號(hào)的地有幾種意思:
1.絕對(duì)地——EARTH ,大地
2.相對(duì)地——GROUND,參考地
3.無(wú)地——有時(shí)為了減少干擾,信號(hào)的0/1,故意是彼此相對(duì)值,而不是與地相對(duì)值,即信號(hào)0并不取為地。比如CAN中的信號(hào)就如此。硬件設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一,就是如何解決好接地問(wèn)題,從IC芯片,到一個(gè)大系統(tǒng)都如此。
答3:用示波器探頭上的地線夾夾電源有可能會(huì)燒掉示波器噢。
示波器探頭上的地線夾是與示波器電源線的地線相連的(如果不是隔離探頭的話)。用它夾電源會(huì)將電源直接對(duì)地短路。用不同探頭的地線夾夾在不同電位的點(diǎn)上也會(huì)短路的。
所以推薦的做法是示波器電源通過(guò)一個(gè)隔離變壓器接入市電?;蛘呦笪覀兺ǔW龅哪菢?,將示波器電源線上的地線腳拔掉,以絕后患。接地和隔離是我們?cè)谠O(shè)計(jì)和測(cè)試中應(yīng)該時(shí)刻注意的問(wèn)題。
答4:雖然電源層和地層交流上都是電壓零點(diǎn),但相對(duì)而言地層更干凈一點(diǎn),所以通常是接地而不是電源。
75、某個(gè)手持測(cè)試產(chǎn)品,可以電池供電,同時(shí)也可以采取外置適配器供電方式。適配器單獨(dú)帶負(fù)載輻射發(fā)射(RE)測(cè)試可以通過(guò),手持產(chǎn)品在電池供電情況下輻射發(fā)射(RE)也可以通過(guò),并且余量都比較大,但是在帶外置適配器的情況下,卻在160M頻率左右超標(biāo)較多,不能通過(guò)認(rèn)證。是何原因?怎么定位干擾源?
耦合途徑?定位清楚如何解決?
答:本身這個(gè)問(wèn)題干擾源有兩個(gè)可能,適配器的開(kāi)關(guān)頻率,手持測(cè)試產(chǎn)品本身的晶振以及內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源頻率。單獨(dú)測(cè)試沒(méi)有超標(biāo),搭配測(cè)試超標(biāo)說(shuō)明耦合途徑是產(chǎn)品的電源電纜。
定位時(shí)可以有多個(gè)辦法:
1、在電源輸出線纜(也就是產(chǎn)品電源輸入線)的兩端分別加磁環(huán)試驗(yàn),如果靠近適配器相對(duì)下降比較大,說(shuō)明是適配器導(dǎo)致,否則原因就是由手持產(chǎn)品內(nèi)部干擾源導(dǎo)致;
2、在手持產(chǎn)品的電源輸入接口共模電感采取頻譜儀測(cè)試看那一端干擾幅度大,如果是共模電感里側(cè)的干擾大,則說(shuō)明是手持產(chǎn)品的干擾;
3、如果懷疑外部適配器,干脆直接替換測(cè)試,如果沒(méi)有這個(gè)頻點(diǎn),就說(shuō)明是適配器問(wèn)題。
通過(guò)上面方法定位后發(fā)現(xiàn),確實(shí)是電源適配器問(wèn)題。盡管開(kāi)關(guān)電源頻率只有KHZ級(jí)別,但往往干擾能夠到幾十、幾百M(fèi)HZ,同時(shí)電源適配器負(fù)載不同,空間輻射發(fā)射的測(cè)試結(jié)果也會(huì)不一樣。
76、我們做的是一個(gè)手持設(shè)備,帶電池工作在做輻射發(fā)射測(cè)試時(shí),在700M的點(diǎn)超標(biāo)。回來(lái)后我們把輻射源定位在了10M的有源晶振和dsp的內(nèi)部PLL電路上。首先我們改善了晶振的電源濾波電路,加上了10uf和0.1uf的電容,700M這個(gè)點(diǎn)有明顯的降低,但是800M點(diǎn)上卻上升較多。其次我們更換了直插的晶振為貼片的,以減小其扇出能力,改善效果不大。請(qǐng)問(wèn)還有其他什么辦法可以改進(jìn)嗎?晶振的濾波電路有什么特殊要求?
答:從你描述情況看,本身源頭可能是10MHZ晶振,或內(nèi)部的10MHZ倍頻,對(duì)于700MHZ或800MHZ的高頻超標(biāo),有幾個(gè)方面可以處理:
控,那么,EMC設(shè)計(jì)在前期才能真正落實(shí),后期的產(chǎn)品出來(lái)的EMC指標(biāo)也才有保證! 這個(gè)問(wèn)題當(dāng)然還是一
個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題,涉及范圍比較廣,結(jié)構(gòu)、電源、硬件電路、PCB等方面。
78、磁珠與電感有什么區(qū)別?高頻時(shí)磁珠怎么濾波?
電感是用來(lái)控制PCB內(nèi)的EMI。對(duì)電感而言,它的感抗是和頻率成正比的。這可以由公式:XL = 2πfL來(lái)說(shuō)明,XL是感抗(單位是Ω)。例如:一個(gè)理想的10 mH電感,在10 kHz時(shí),感抗是628Ω;在100 MHz時(shí),增加到6.2 MΩ。因此在100 MHz時(shí),此電感可以視為開(kāi)路(open circuit)。在100 MHz時(shí),若讓一個(gè)訊號(hào)通過(guò)此電感,將會(huì)造成此訊號(hào)品質(zhì)的下降(這是從時(shí)域來(lái)觀察)。和電容一樣,此電感的電氣參數(shù) (線圈之間的寄生電容)限制了此電感只能在頻率1 MHz以下工作。
問(wèn)題是,在高頻時(shí),若不能使用電感,那要使用什么呢?答案是,應(yīng)該使用「鐵粉珠(ferrite bead)」。
鐵粉材料是鐵鎂或鐵鎳合金,這些材料具有高的導(dǎo)磁系數(shù)(permeability),在高頻和高阻抗下,電感內(nèi)線圈之間的電容值會(huì)最小。鐵粉珠通常只適用于高頻電路,因?yàn)樵诘皖l時(shí),它們基本上是保有電感的完整特性(包含有電阻和抗性分量),因此會(huì)造成線路上的些微損失。在高頻時(shí),它基本上只具有抗性分量(jωL),并且抗性分量會(huì)隨著頻率上升而增加。實(shí)際上,鐵粉珠是射頻能量的高頻衰減器。
其實(shí),可以將鐵粉珠視為一個(gè)電阻并聯(lián)一個(gè)電感。在低頻時(shí),電阻被電感「短路」,電流流往電感;在高頻時(shí),電感的高感抗迫使電流流向電阻。
本質(zhì)上,鐵粉珠是一種「耗散裝置(dissipative device)」,它會(huì)將高頻能量轉(zhuǎn)換成熱能。因此,在效能上,它只能被當(dāng)成電阻來(lái)解釋,而不是電感。
79、筆記本電腦適配器的AC端GND和電腦內(nèi)部的GND(即機(jī)殼)是不是保持很低的壓差?他們之間的地有什么關(guān)系呢?適配器內(nèi)部是怎樣設(shè)計(jì)的呢?我們測(cè)電源諧波的時(shí)候諧波主要是適配器產(chǎn)生還是筆記本電腦本身產(chǎn)生的呢?
答:理論上來(lái)講電腦機(jī)殼和適配器的GND都應(yīng)該是保護(hù)地,是沒(méi)有壓差,直接接大地的。AC適配器輸入的電壓基準(zhǔn)是零線,輸出是直流,與輸入隔離。輸出的電壓基準(zhǔn)是直流電源的負(fù)端。
電腦適配器內(nèi)部一般是一個(gè)隔離的AC/DC電源,采用反激或正激式變換器。 你可以參考開(kāi)關(guān)電源的書(shū)籍。
開(kāi)關(guān)模式的適配器肯定會(huì)產(chǎn)生諧波,電腦內(nèi)部筆者沒(méi)有研究不能妄言,但估計(jì)適配器的諧波應(yīng)該占一個(gè)很大的比例。你有興趣的話可以試試用線性電源帶筆記本電腦,看看諧波的情況,應(yīng)該有很大不同。
80、通用電器和電子設(shè)備的地并不是earth如電子負(fù)載,在工作中為防止靜電經(jīng)常要帶靜電手環(huán)可是靜電手環(huán)要是接了earth之后在工作中就會(huì)經(jīng)常挨電。我測(cè)量過(guò)電子負(fù)載和地的電壓為交流,而且還不穩(wěn)定有100多伏。原因是什么?
答:交流電壓一般來(lái)自電源濾波器對(duì)地的Y電容,耦合過(guò)來(lái)的,機(jī)殼接地就沒(méi)有了。一般對(duì)Y電容的大小是有要求的,為的就是防止地線接觸不好使機(jī)殼泄露出的電流過(guò)大造成人身傷害。
81、EMC問(wèn)題目前解決還處于外圍電路、PCB、以及結(jié)構(gòu)屏蔽解決,其實(shí)EMC問(wèn)題本身還與芯片內(nèi)部的設(shè)計(jì)晶振處理:供電電源濾波,時(shí)鐘走線采取RC濾波,或用磁珠替代電阻濾波;
另外如果能夠定位是單板走線對(duì)外輻射的話,可以針對(duì)對(duì)外輻射走線進(jìn)行濾波,如磁珠、電容;
由于超標(biāo)是高頻,很有可能是你的PCB單板地阻抗比較大,有較大地地環(huán)路,這個(gè)方面需要你查看PCB設(shè)計(jì);
另外如果你的設(shè)備是金屬殼,那可以從屏蔽角度看是否有屏蔽泄漏!
如果是接口電纜對(duì)外輻射,可以對(duì)電纜接口進(jìn)行濾波處理,具體措施針對(duì)不同接口有所不同。
77、經(jīng)常設(shè)計(jì)時(shí)候沒(méi)有人提起EMC,或?qū)MC重視程度不夠;開(kāi)模后或產(chǎn)品定型后有關(guān)EMC問(wèn)題就出來(lái)了。怎么解決這個(gè)問(wèn)題?
答:這個(gè)問(wèn)題在我們大多企業(yè)都會(huì)遇到,關(guān)鍵是企業(yè)沒(méi)有一套嚴(yán)格的EMC設(shè)計(jì)流程!大多工程師沒(méi)有EMC設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),導(dǎo)致工程師沒(méi)有把EMC設(shè)計(jì)理念融入到產(chǎn)品前期的研發(fā)過(guò)程中,這樣出現(xiàn)問(wèn)題也就不足為怪了。
我們建議企業(yè)首先需要培養(yǎng)工程師的EMC設(shè)計(jì)水平,同時(shí)提高他們的設(shè)計(jì)意識(shí),另外更重要的是要建立一套EMC的設(shè)計(jì)流程與平臺(tái),比如,需要有EMC設(shè)計(jì)的原理圖規(guī)范,并有設(shè)計(jì)檢查控制列表,有引導(dǎo),有監(jiān)互連布線有關(guān)。下面這個(gè)問(wèn)題就是一例:我在做一SOC芯片的封裝設(shè)計(jì),封裝形式是PBGA,面向的PCB有
四層:
signal-ground-power-signal。
在進(jìn)行封裝直球排布時(shí)我遇到一個(gè)問(wèn)題:通常為了給信號(hào)有好的電流回流通路,減輕power/ground bounce,
會(huì)在高速信號(hào)區(qū)域中按一定比例方式插入power/ground直球。我參考過(guò)intel的一些北橋或是memory control hub的封裝直球分布實(shí)例,在DDR信號(hào)(高速信號(hào))區(qū)域有的實(shí)例插入了power和ground直球,有的實(shí)例只插入了ground直球。在我看來(lái)因?yàn)镈DR信號(hào)接口采用SSTL_2規(guī)范,使用的是CMOS輸出電路,應(yīng)該power和ground bounce都存在的,需要在DDR區(qū)域插入等比例的power和ground直球。所以對(duì)于只插入了ground直球的實(shí)例我不是很理解。
我查了一些資料,有一篇文章這么說(shuō):
most return current for a transmission line travels on the nearest reference plane regardless of the direction of current on the trace. It matters not whether the signal transitions from high-to-low or low-to-high, the return current travels on the nearest reference plane.
按照文章的意思,似乎噪聲電流不在乎通過(guò)power plane或是ground plane流走。為什么會(huì)這樣呢?
答1:1、對(duì)于高頻信號(hào)最終都是要回流到地!所以在芯片電源管腳已經(jīng)足夠解決供電問(wèn)題情況下優(yōu)先考慮布置地管腳(直球)。
2、對(duì)于現(xiàn)在資料一般認(rèn)為地平面與電源平面對(duì)于高速信號(hào)是一樣的前提是電源平面到地平面的阻抗足夠小,但現(xiàn)在一般單板的還做不到電源平面到地平面阻抗足夠?。ㄟ@是現(xiàn)在電源完整性研究?jī)?nèi)容),而且本身電源平面本身阻抗有時(shí)也比較大,因此在布線時(shí)還是優(yōu)先考慮地平面回流。
答2: 因?yàn)楦哳l信號(hào)電流總是尋找電感最小回路返回信號(hào)源,信號(hào)頻率越高電流回路耦合越緊密。一般50~100kHz以上信號(hào)就開(kāi)始體現(xiàn)此特性。GND或POWER疊層相對(duì)信號(hào)線的瞬態(tài)阻抗為串聯(lián)形式,敷銅層離信號(hào)線越遠(yuǎn)瞬態(tài)阻抗越大,因此高頻回路電流只會(huì)選擇最近敷銅層(鏡像面)作為回路流回驅(qū)動(dòng)源。如果信號(hào)換層,回路電流在信號(hào)線換層過(guò)孔處從GND和POWER敷銅平面間電容流過(guò),且在兩個(gè)層內(nèi)表面擴(kuò)散,該阻抗造成的信號(hào)返回壓降稱為地彈(GROUD BOUNCE)。
82、有的電阻標(biāo)值為 0歐姆,這種電阻起什么作用呢?
答: 1\在電路中沒(méi)有任何功能,只是在PCB上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計(jì)等原因。
2\可以做跳線用,如果某段線路不用,直接不貼該電阻即可(不影響外觀)
3\在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候,以0歐姆代替,實(shí)際調(diào)試的時(shí)候,確定參數(shù),再以具體數(shù)值的元件代替。
4\想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候,可以去掉0ohm電阻,接上電流表,這樣方便測(cè)耗電流。
5\在布線時(shí),如果實(shí)在布不過(guò)去了,也可以加一個(gè)0歐的電阻
6\在高頻信號(hào)下,充當(dāng)電感或電容。(與外部電路特性有關(guān))電感用,主要是解決EMC問(wèn)題。如地與地,電源和IC Pin間
7\單點(diǎn)接地(指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開(kāi),各自成為獨(dú)立系統(tǒng)。)
8\熔絲作用
*模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)接地*
只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在壓差,容易積累電荷,造
成靜電。地是參考0電位,所有電壓都是參考地得出的,地的標(biāo)準(zhǔn)要一致,故各種地應(yīng)短接在一起。人們
認(rèn)為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩(wěn)定,是最終的地參考點(diǎn)。雖然有些板子沒(méi)有接大地,但發(fā)電廠是
接大地的,板子上的電源最終還是會(huì)返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連,會(huì)導(dǎo)致互
相干擾。不短接又不妥,理由如上有四種方法解決此問(wèn)題:
1、用磁珠連接;
2、用電容連接;
3、用電感連接;
4、用0歐姆電阻連接。
磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器,只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用,使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率,以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無(wú)法預(yù)知的情況,磁珠不合。
電容隔直通交,造成浮地。
電感體積大,雜散參數(shù)多,不穩(wěn)定。
0歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路,能夠有效地限制環(huán)路電流,使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0歐電阻也有阻抗),這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。
*跨接時(shí)用于電流回路*
當(dāng)分割電地平面后,造成信號(hào)最短回流路徑斷裂,此時(shí),信號(hào)回路不得不繞道,形成很大的環(huán)路面積,電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強(qiáng)了,容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0歐電阻,可以提供較短的回流路徑,減小干擾。
*配置電路*
一般,產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶會(huì)亂動(dòng)設(shè)置,易引起誤會(huì),為了減少維護(hù)費(fèi)用,應(yīng)用0歐電阻代替跳線等焊在板子上。
空置跳線在高頻時(shí)相當(dāng)于天線,用貼片電阻效果好。
*其他用途*
布線時(shí)跨線
調(diào)試/測(cè)試用
臨時(shí)取代其他貼片器件
作為溫度補(bǔ)償器件
更多時(shí)候是出于EMC對(duì)策的需要。另外,0歐姆電阻比過(guò)孔的寄生電感小,而且過(guò)孔還會(huì)影響地平面(因?yàn)橐诳祝?
83、D類功放在PCB布線時(shí)應(yīng)注意那些?
答:在D類功放板中,PCB走線及表現(xiàn)出EMI特性的金屬都應(yīng)該盡可能短,包括從電源輸出部分到D類放大器輸出部分及從電源到揚(yáng)聲器間的金屬連線。另一個(gè)長(zhǎng)期困擾D類放大器的問(wèn)題是它們對(duì)電源的性能極為敏感。由于放大器輸出端總是對(duì)電源線路的其中之一進(jìn)行直接開(kāi)關(guān)控制,電源端的任何變化或波動(dòng)就會(huì)體現(xiàn)在輸出信號(hào)端,并表現(xiàn)為噪聲或失真,因此D類放大器不僅僅是在DC部分需要具有良好負(fù)載限制、干凈、低噪聲的供電電流,在整個(gè)音頻帶內(nèi)都需要這樣的電源信號(hào)。這樣,電源部分晶體管的工作也變得同樣重要。
D類放大器中,高頻脈沖中輸出部分由電源電流來(lái)提供動(dòng)力,同時(shí),為了在放大器輸出端產(chǎn)生精確的方波脈沖,供電電壓必須保持穩(wěn)定,其波動(dòng)與噪聲是嚴(yán)格禁止的,在這里,存儲(chǔ)電容成為關(guān)鍵的元件。首先,為了保持供電電壓的穩(wěn)定,存儲(chǔ)電容需要保持足夠的電荷。第二,由于任何寄生電阻或干擾的影響都會(huì)從電源電容迅速地傳遞到輸出端,必須使用Low-ESR(Effective Series Resistance)電容。PCB金屬走線中的寄生電阻是相當(dāng)不利于電源穩(wěn)定的,應(yīng)該在盡可能靠近輸出部分的位置放置存儲(chǔ)電容使寄生電阻最小化。
電源供電的需求可以通過(guò)引入一個(gè)短時(shí)延遲(小于1μs)來(lái)緩解。這個(gè)延遲設(shè)置在立體聲中單個(gè)的輸出端或多通道系統(tǒng)之間。這樣的延遲對(duì)于人耳來(lái)說(shuō)是極為短暫的,以致于無(wú)法感覺(jué)出來(lái)。由于每個(gè)輸出端的MOSFETs在不同時(shí)間進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作,相當(dāng)于在同一時(shí)間內(nèi)減少了開(kāi)關(guān)晶體管。這種技術(shù)常被稱為“PWM相位”技術(shù),并應(yīng)用于許多D類IC設(shè)計(jì)中。
84、我現(xiàn)在遇到一個(gè)問(wèn)題:USB手持設(shè)備在插拔耳嘜時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖。用示波器測(cè)量耳嘜座各管腳的波形發(fā)現(xiàn)有瞬時(shí)沖擊電壓,懷疑是ESD或FTB干擾產(chǎn)生。當(dāng)USB線使用屏蔽線時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)該種情況,另外如果PC接地完好的話也不會(huì)出現(xiàn)這種情況,現(xiàn)在關(guān)鍵是不使用屏蔽線且要滿足各種可能情況時(shí),還有什么辦法可以使用?另在地線上加上一電感后地線上的干擾明顯減小,現(xiàn)問(wèn)題是音頻線路上應(yīng)加什么才不會(huì)導(dǎo)致死機(jī)且音頻信號(hào)不受影響?
答1:在耳嘜座各管腳與加一個(gè)電容到地,應(yīng)該可以消除尖鋒脈沖。
答2:原理非常簡(jiǎn)單。模擬信息突然消失,造成干擾。如果沒(méi)有良好的接地,你這種現(xiàn)象就非常容易發(fā)生。
解決辦法,提供吸收放電的電路。最的辦法就是對(duì)地加電容。但這也會(huì)影響音質(zhì)。在電容選擇上要注意,應(yīng)該是兩個(gè)電容反向?qū)印?
85、《DL/T645-1997多功能電能表通信規(guī)約》對(duì)RS-485標(biāo)準(zhǔn)電氣接口性能規(guī)范,要求驅(qū)動(dòng)與接受端靜電放電(ESD)±15KV(人體模式) 。誰(shuí)能告訴我(人體模式)的實(shí)驗(yàn)方法是怎么做的,人體模式與空氣放電有哪些區(qū)別呢?
答1:機(jī)器放在一個(gè)絕緣的木板上,木板有近10cm厚,對(duì)方用了一個(gè)靜電槍,對(duì)著一塊金屬板打6KV,而金屬板平面是平行被測(cè)機(jī)器的顯示控制部分,打6KV,還要拿靜電槍對(duì)著機(jī)器外殼的金屬部分打8KV,每隔一秒打一次。靜電槍分尖頭和模擬手指狀的圓頭。
答2:空氣放電:使用鈍頭放電頭,8KV,距離備測(cè)物約1cm遠(yuǎn)尋找放電點(diǎn)(金屬/塑料混合外殼,如果塑料外殼則貼近尋找),如果有放電點(diǎn),這進(jìn)行每秒一次,每極性20次放電,每測(cè)試點(diǎn)一共40次放電。
接觸放電:使用尖頭放電頭,在被測(cè)物表面尋找金屬體進(jìn)行接觸放電,如果金屬外殼面積比較大,則選定均勻的多點(diǎn)進(jìn)行分別測(cè)試,同樣是每秒一次,每極性20次放電,每測(cè)試點(diǎn)一共40次放電。在2種測(cè)試中,要求機(jī)器運(yùn)處于正常運(yùn)作狀態(tài),如果放電過(guò)程中發(fā)生故障,故障分為3級(jí):
1,停止放電,可以自動(dòng)恢復(fù)正常
2,停止放電,人工干擾操作情況下能夠恢復(fù)正常
3,永久損壞
應(yīng)該說(shuō),一般商用標(biāo)準(zhǔn),1是可以接受的。
本標(biāo)準(zhǔn)等同采用國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)《 國(guó)際電工辭匯》(IEV) 第161章(1990年版)。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了常用電磁兼容術(shù)語(yǔ)的定義。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于編寫有關(guān)電磁的各類標(biāo)準(zhǔn)及其它技術(shù)文獻(xiàn)。
本標(biāo)準(zhǔn)由 IEC TCI(術(shù)語(yǔ))161工作組負(fù)責(zé),并會(huì)同 IEC TC77(包括網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的電氣設(shè)備問(wèn)的電磁兼容)
以及CISPR(國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì))制定。
本標(biāo)準(zhǔn)系國(guó)際電工辭匯(IEV)第161章,代替IEC出版物50(902) (1973)。
1基本概念
1.1電磁環(huán)境 electromagnetic environment
存在于給定場(chǎng)所的所有電磁現(xiàn)象的總和。
1.2電磁噪聲 electromagnetic noise
一種明顯不傳送信息的時(shí)變電磁現(xiàn)象,它可能與有用信號(hào)疊加或組合。
1.3無(wú)用信號(hào) unwanted signal,undesired signal
可能損害有用信號(hào)接收的信號(hào)。
1.4干擾信號(hào) interfering signal
損害有用信號(hào)接收的信號(hào)。
1.5電磁騷擾 electromagnetic disturbance
任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或者對(duì)有生命或無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。
注:電磁騷擾可能是電磁噪聲、無(wú)用信號(hào)或傳播媒介自身的變化。
1.6電磁干擾 electromagnetic interference(EMI)
電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸信道或系統(tǒng)性能的下降。
1.7電磁兼容性 electromagnetic compatibility(EMC)
設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。
1.8(電磁)發(fā)射(electromagnet1c)em1ss1on
從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象。
1.9(無(wú)線電通信中的)發(fā)射 emission(in radiocommunication)
由無(wú)線電發(fā)射臺(tái)產(chǎn)生并向外發(fā)出無(wú)線電波或信號(hào)的現(xiàn)象。
1.10(電磁)輻射(electromagnetic) radiation
a.能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。
www. china.com b.能量以電磁波形式在空間傳播。
注: “電磁輻射”一詞的含義有時(shí)也可引申,將電磁感應(yīng)現(xiàn)象也包括在內(nèi)。
1.11無(wú)線電環(huán)境 radio environment
國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局 19 9 5- 0 8- 2 5批準(zhǔn) 19 9 6- 0 3- 01實(shí)施
a.無(wú)線電頻率范圍內(nèi)的電磁環(huán)境。
b.在給定場(chǎng)所內(nèi)所有處于工作狀態(tài)的無(wú)線電發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)總和。
1.12無(wú)線電(頻率)噪聲 radio (frequency) noise
具有無(wú)線電頻率分量的電磁噪聲。
1.13無(wú)線電(頻率)騷擾 radio (frequency) disturbance
具有無(wú)線電頻率分量的電磁騷擾。
1.14無(wú)線電頻率干擾 radio frequency interference (RFI)
由無(wú)線電騷擾引起的有用信號(hào)接收性能的下降。
1.15系統(tǒng)間干擾 inter-system interference
由其它系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁騷擾對(duì)一個(gè)系統(tǒng)造成的電磁干擾。
1.16系統(tǒng)內(nèi)干擾 intra-system interference
系統(tǒng)中出現(xiàn)的由本系統(tǒng)內(nèi)部電磁騷擾引起的電磁干擾。
1.17 自然噪聲 natural noise
來(lái)源于自然現(xiàn)象而非人工裝置產(chǎn)生的電磁噪聲。
1.18 人為噪聲 man-made noise
來(lái)源于人工裝置的電磁噪聲。
1.19(性能)降低 degradation (of performance)
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的工作性能與正常性能的非期望偏離。
1.20(對(duì)騷擾的)抗擾性 immunity (to a disturbance)
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運(yùn)行性能的能力。
1.21(電磁)敏感性(electromagnetic) susceptibility
在存在電磁騷擾的情況下,裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。
注:敏感性高,抗擾性低。
2騷擾波形
2.1瞬態(tài)(的) transient (adjective and noun)
在兩相鄰穩(wěn)定狀態(tài)之間變化的物理量或物理現(xiàn)象,其變化時(shí)間小于所關(guān)注的時(shí)間尺度。
2.2脈沖Pulse
在短時(shí)間內(nèi)突變,隨后又迅速返回其初始值的物理量。
2.3沖激脈沖 impulse
針對(duì)某給定用途,近似于一單位脈沖或狄拉克函數(shù)的脈沖。
2.4尖峰脈沖 spike
持續(xù)時(shí)間較短的單向脈沖。
2. 5(脈沖的)上升時(shí)間 rise time (of a pluse)
脈沖瞬時(shí)值首次從給定下限值匕升到給定上限值所經(jīng)歷的時(shí)間。
注:除特別指明外,下限值及上限值分別定為脈沖幅值的10%和90%。
2.6上升率 rate of rise
一個(gè)量在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi),即從峰值的10%到90%,隨時(shí)間變化的平均速率。
2.7 猝發(fā)(脈沖或振蕩) burst (of pluses or oscillations)
一串?dāng)?shù)量有限的清晰脈沖或一個(gè)持續(xù)時(shí)間有限的振蕩。
2. 8脈沖噪聲 impulsive noise
在特定設(shè)備上出現(xiàn)的、表現(xiàn)為一連串清晰脈沖或瞬態(tài)的噪聲
2. 9脈沖騷擾 impulsive disturbance
在某一特定裝置或設(shè)備上出現(xiàn)的、表現(xiàn)為一連串清晰脈沖或瞬態(tài)的電磁騷擾。
2. 10連續(xù)噪聲 continuous noise
對(duì)一個(gè)特定設(shè)備的效應(yīng)不能分解為一串能清晰可辨的效應(yīng)的噪聲。
2. 11連續(xù)騷擾 continuous disturbance
對(duì)一個(gè)特定設(shè)備的效應(yīng)不能分解為一串能清晰可辨的效應(yīng)的電磁騷擾。
2. 12準(zhǔn)脈沖噪聲 quasi-impulsive noise
等效于脈沖噪聲與連續(xù)噪聲的疊加的噪聲。
2. 13非連續(xù)干擾discontinuous Interference
出現(xiàn)于被無(wú)干擾間歇隔開(kāi)的一定時(shí)間間隔內(nèi)的電磁干擾。
2. 14隨機(jī)噪聲 radom noise
給定瞬間值不可預(yù)測(cè)的噪聲。
2. 15喀嚦聲 Click
用規(guī)定方法測(cè)量時(shí),其持續(xù)時(shí)間不超過(guò)某一規(guī)定值的電磁騷擾。
2. 16喀嚦聲率 click rate
單位時(shí)間(通常為每分鐘)超過(guò)某一規(guī)定電平的喀嚦聲數(shù)。
2. 17基波(分量) fundamental (component)
一個(gè)周期量的博里葉級(jí)數(shù)的一次分量。
2. 18諧波(分量) harmonic (component)
一個(gè)周期量的傅里葉級(jí)數(shù)中次數(shù)高于1的分量。
2. 19諧波次數(shù) harmonic number
諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。
注:諧波次數(shù)又稱諧波階數(shù)(harmonic order)。
2. 20第n次諧波比 nth harmonic ratio
第n次諧波均方根值與基波均方根值之比。
2. 21諧波含量 harmonic content
從一交變量中減去其基波分量后所得到的量。
2. 22基波系數(shù) fundamental factor
基波分量與其所屬交變量之間的均方很值之比。
2. 23(總)諧波系數(shù)(total) harmonic factor
諧波含量與其所屬交變量之間的均方根值之比。
2. 24脈動(dòng) pulsating
用來(lái)表述具有非零平均值的周期量。
2. 25交流分量 alternating component
從脈動(dòng)量中去掉直流分量后所得到的量。
注:交流分量有時(shí)又稱紋波含量(ripple content)。
2. 26紋波峰值系數(shù) peak-ripple factor
脈動(dòng)量紋波峰谷間差值與直流分量絕對(duì)值之比。
2. 27紋波均方根系數(shù) r. m. s-ripple factor
脈動(dòng)量紋波含量的均方很值與直流分量的絕對(duì)值之比。
3干擾控制
3. 1(時(shí)變量的)電平 level (of a time varying quantity)
用規(guī)定方式在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)求得的諸如功率或場(chǎng)參數(shù)等時(shí)變量的平均值或加權(quán)值。
注:電平可用對(duì)數(shù)來(lái)表示,例如相對(duì)于某一參考值的分貝數(shù)。
3.2電源騷擾 mains-borne disturbance
經(jīng)由供電電源線傳輸?shù)窖b置上的電磁騷擾。
3. 3電源抗擾性 mains immunity
對(duì)電源騷擾的抗擾性。
3. 4電源去耦系數(shù) mains decoupling factor
施加在電源某一規(guī)定位置上的電壓與施加在裝置規(guī)定輸入端且對(duì)裝置產(chǎn)生同樣騷擾效應(yīng)的電壓值之
比。
3. 5機(jī)殼輻射 cabinet radiation
由設(shè)備外殼產(chǎn)生的輻射,不包括所接天線或電纜產(chǎn)生的輻射。
3. 6內(nèi)部抗擾性 internal immunity
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)在其常規(guī)輸入端或天線處存在電磁騷擾時(shí)能正常工作而無(wú)性能降低的能力。
3. 7外部抗擾性 external immunity
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)在電磁騷擾經(jīng)由除常規(guī)輸入端或天線以外的途徑侵入的情況下,能正常工作而無(wú)性
能降低的能力。
3. 8騷擾限值(允許值) limit of disturbance
對(duì)應(yīng)于規(guī)定測(cè)量方法的最大電磁騷擾允許電平。
3. 9干擾限值(允許值) limit of interference
電磁騷擾使裝置、設(shè)備或系統(tǒng)最大允許的性能降低。
3. 10(電磁)兼容電平(electromagnetic) compatibility level
預(yù)期加在工作于指定條件的裝置、設(shè)備或系統(tǒng)上的規(guī)定的最大電磁騷擾電平。
注:實(shí)際上電磁兼容電平并非絕對(duì)最大值,而可能以小概率超出。
3. 11(騷擾源的)發(fā)射電平 emission level (of a disturbance source)
用規(guī)定方法測(cè)得的由特定裝置、設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)射的某給定充磁騷擾電平。
3. 12(來(lái)自騷擾源的)發(fā)射限值 emission limit (from a disturbing source)
規(guī)定的電磁騷擾源的最大發(fā)射電平。
3. 13發(fā)射裕量 emission margin
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的電磁兼容電平與發(fā)射限值之間的差值。
3. 14抗擾性電平 immunity level
將某給定電磁騷擾施加于某一裝置、設(shè)備或系統(tǒng)而其仍能正常工作并保持所需性能等級(jí)時(shí)的最大騷擾
電平。
3. 15抗擾性限值 immunity limit
規(guī)定的最小抗擾性電平。
3. 16抗擾性裕量 immunity margin
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾性限值與電磁兼容電平之間的差值。
3. 17(電磁)兼容裕量(electromagnetic) compatibility margin
裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾性電平與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值。
3. 18耦合系數(shù) coupling factor
給定電路中,電磁量(通常是電壓或電流)從一個(gè)規(guī)定位置耦合到另一規(guī)定位置,目標(biāo)位置與源位置
相應(yīng)電磁量之比即為耦合系數(shù)。
3. 19 耦合路徑 Coupling path
部分或全部電磁能量從規(guī)定源傳輸?shù)搅硪浑娐坊蜓b置所經(jīng)由的路徑。
3. 20地耦合干擾 earth-coupled interference,ground-coupled interference
電磁騷擾從一電路通過(guò)公共地或地口路耦合到另一電路從而引起的電磁干擾。
3. 21接地電感器 earthing inductor,grounding inductor
與設(shè)備的接地導(dǎo)體串聯(lián)的電感器。
3. 22騷擾抑制 disturbance suppression
削弱或消除電磁騷擾的措施。
3. 23干擾抑制 interference suppression
削弱或消除電磁干擾的措施。
3. 24抑制器 suppressor,suppression component
專門設(shè)計(jì)用來(lái)抑制騷擾的器件。
3. 25屏蔽 screen
用來(lái)減少場(chǎng)向指定區(qū)域穿透的措施。
3.26電磁屏蔽 electromagnetic screen
用導(dǎo)電材料減少交變電磁場(chǎng)向指定區(qū)域穿透的屏蔽。
4測(cè)量
4·1騷擾電壓 disturbance voltage
在規(guī)定條件下測(cè)得的兩分離導(dǎo)體上兩點(diǎn)間由電磁騷擾引起的電壓。
4·2騷擾場(chǎng)強(qiáng) disturbance field strength
在規(guī)定條件下測(cè)得的給定位置上由電磁騷擾產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)。
4·3騷擾功率 disturbance power
在規(guī)定條件下測(cè)得的電磁騷擾功率。
4.4參考阻抗 reference impedance
用來(lái)計(jì)算或測(cè)量設(shè)備所產(chǎn)生的電磁騷擾的、具有規(guī)定量值的阻抗。
4.5人工電源網(wǎng)絡(luò) artificial mains network
串接在被試設(shè)備電源進(jìn)線處的網(wǎng)絡(luò)。它在給定頻率范圍內(nèi),為騷擾電壓的測(cè)量提供規(guī)定的負(fù)載阻抗,
并使被試設(shè)備與電源相互隔離。
注:人工電源網(wǎng)絡(luò)又稱線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(line impedance stabilization network (LlSN))。
4.6 △形網(wǎng)絡(luò) delta network
能夠分別測(cè)量單相電路中共模及差模電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。
4.7 v形網(wǎng)絡(luò) V-network
能夠分別測(cè)量每個(gè)導(dǎo)體對(duì)地電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。
注;V形網(wǎng)絡(luò)可設(shè)計(jì)成用于任意導(dǎo)體數(shù)的網(wǎng)絡(luò)。
4.8差模電壓 differential mode voltage
一組規(guī)定的帶電導(dǎo)體中任意兩根之間的電壓。使差模電壓又稱對(duì)稱電壓(symmetrical voltage)。
4.9共模電壓 common mode voltage
每個(gè)導(dǎo)體與規(guī)定參考點(diǎn)(通常是地或機(jī)殼)之間的相電壓的平均值。
4.10共模轉(zhuǎn)換 common mode conversion
由共模電壓產(chǎn)生差模電壓的過(guò)程。
4.11對(duì)稱端子電壓 symmetrical terminal voltage
用△形網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的規(guī)定端子上的差模電壓。
4.12不對(duì)稱端子電壓 asymmetrical terminal voltage
用△形網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的規(guī)定端子上的共模電壓。
4.13 V端子電壓 V-terminal voltage
用V形網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的電源線與地之間的端子電壓。
4.14(屏蔽電路的)轉(zhuǎn)移阻抗 transfer impedance (of a screened circuit)
屏蔽電路中兩規(guī)定點(diǎn)之間的電壓與屏蔽體指定橫斷面上的電流之比。
4.15(同軸線的)表面轉(zhuǎn)移阻抗 surface transfer impedance (of a coaxial line)
同軸線內(nèi)導(dǎo)體單位長(zhǎng)度L的感應(yīng)電壓與同軸線外表面上的電流之比。
4.16(裝置在給定方向上的)有效輻射功率 effective radiated Power (of any device in a given
direction)
在給定方向的任一規(guī)定距離上,為產(chǎn)生與給定裝置相同的輻射功率通量密度而必須在無(wú)損耗參考天線
輸入端皎加的功率。
注:如不注明,無(wú)損耗參考天線系指半波偶極子。
4.17(檢波器的)充電時(shí)間常數(shù) electrical charge time constant (of a detector)
檢波器輸人端突然加上一設(shè)計(jì)頻率的正弦電壓后,其輸出端電壓達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的(1—1/e)所需的時(shí)間。
4.18(檢波器的)放電時(shí)間常數(shù) eletrical discharge time constant (of a detector)
從突然切除正弦輸入電壓到檢波器輸出電壓降至初始值的 1/e所需的時(shí)間。
4.19(指示儀表的)機(jī)械時(shí)間常數(shù) mechanical time constant (of an indicating instrument)
測(cè)量?jī)x指示器的自由振蕩周期與2xxxx之比。
注:自由振蕩的特征是無(wú)阻尼運(yùn)動(dòng)。
4.20(接收機(jī)的)過(guò)載系數(shù) overload factor (of a receiver)
正弦輸入信號(hào)最大幅值與指示儀表滿刻度偏轉(zhuǎn)時(shí)輸入幅值之比,對(duì)應(yīng)于這一最大輸入信號(hào),接收機(jī)檢
波器前電路的幅/幅特性偏離線性應(yīng)不超過(guò) l dB。
4.21準(zhǔn)峰值檢波器 quasi-peak detector
具有規(guī)定的電氣時(shí)間常數(shù)的檢波器。當(dāng)施加規(guī)則的重復(fù)等幅脈沖時(shí),其輸出電壓是脈沖峰值的分?jǐn)?shù),
并且此分?jǐn)?shù)隨脈沖重復(fù)率增加趨向于1。
4.22準(zhǔn)峰值電壓表 quasi-peak voltmeter
準(zhǔn)峰值檢波器與具有規(guī)定機(jī)械時(shí)間常數(shù)的指示儀表的組合。
4.23(準(zhǔn)峰值電壓表的)脈沖響應(yīng)特性 Pulse response characteristic (of a quasi-peak voltmeter)
準(zhǔn)峰值電壓表的指示值與規(guī)則重復(fù)等幅脈沖的重復(fù)率之間的關(guān)系。
4.24峰值檢波器 peak detector
輸出電壓為所施加信號(hào)峰值的檢波器。
4.25均方很值檢波器 root-mean-square detector
輸出電壓為所施加信號(hào)均方根值的檢波器。
4.26平均值檢波器 average detector
輸出電壓為所加信號(hào)包絡(luò)平均值的檢波器。
注:平均值必須在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)求取。
4.27模擬手 artificial hand
模擬常規(guī)工作條件下,手持電器與地之間的人體阻抗的電網(wǎng)絡(luò)。
4.28(輻射)測(cè)試場(chǎng)地(radiation) test site
在規(guī)定條件下能滿足對(duì)被試裝置的電磁發(fā)射進(jìn)行正確測(cè)量的場(chǎng)地。
4.29(四分之一波長(zhǎng))阻塞濾波器 stop (quarter-wave) filter
圍繞導(dǎo)體設(shè)置的可移動(dòng)的同軸可調(diào)諧機(jī)構(gòu),用來(lái)限制導(dǎo)體在給定頻率的輻射長(zhǎng)度。
4.30吸收鉗 absorbing clamp
能沿著設(shè)備或類似裝置的電源線移動(dòng)的測(cè)量裝置,用來(lái)獲取設(shè)備或裝置的無(wú)線電頻率的最大輻射功率。
4.31帶狀線 stripline
由兩塊平行板構(gòu)成的帶匹配終端的傳輸線,電磁波在其間以橫電磁波模式傳輸,從而產(chǎn)生供測(cè)試使用
的電磁場(chǎng)。
4.32橫電磁波室 TEM cell
一個(gè)封閉系統(tǒng),通常為矩形同軸線,電磁波在其中以橫電磁波模式傳輸,從而產(chǎn)生供測(cè)試使用的規(guī)定
的電磁場(chǎng)。
4.33模擬燈 dummy lamp
一種模擬熒光燈無(wú)線電頻率阻抗的裝置,它可替代照明裝置中的熒光燈以便對(duì)照明裝置的插入損耗進(jìn)
行測(cè)量。
4.34平衡一不平衡轉(zhuǎn)換器 balun
用來(lái)將不平衡電壓與平衡電壓相互轉(zhuǎn)換的裝置。
4.35電流探頭 current Probe
在不斷開(kāi)導(dǎo)體并且不對(duì)相應(yīng)電路引入顯著阻抗的情況下,測(cè)量導(dǎo)體電流的裝置。
4.36 接地(參考)平面 ground(reference)Plane
一塊導(dǎo)電平面,其電位用作公共參考電位。
5設(shè)備分類
5.1 工科醫(yī)(經(jīng)認(rèn)可的設(shè)備) ISM (qualifier)
按工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療、家用或類似用途的要求而設(shè)計(jì),用以產(chǎn)生并在局部使用無(wú)線電頻率能量的設(shè)備
或裝置。不包括用于通信領(lǐng)域的設(shè)備。
注:①工科醫(yī)為“工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療”的縮寫。
②對(duì)于某些組織來(lái)說(shuō),不包括信息技術(shù)設(shè)備。
5.2無(wú)線電頻率加熱裝置 radio frequency heating apparatus
利用無(wú)線電頻率能量產(chǎn)生加熱效應(yīng)的工科醫(yī)設(shè)備。
5.3工科醫(yī)頻段 ISM frequency band
分配給工科醫(yī)設(shè)備的頻段。
5.4信息技術(shù)設(shè)備 information technology equipment (ITE)
用于以下目的的設(shè)備:
(1)接收來(lái)自外部源的數(shù)據(jù)(例如通過(guò)鍵盤或數(shù)據(jù)線輸入);
(2)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行某些處理(如計(jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、記錄、建機(jī)分類、存貯和傳送);
(3)提供數(shù)據(jù)輸出(或送至另一設(shè)備或再現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像)。
注:這個(gè)定義包括那些主要產(chǎn)生各種周期性二進(jìn)制電氣或電子脈沖波形,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理功能的單元
或系統(tǒng):諸如文字處理、電子計(jì)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、記錄、建檔、分類、存貯、恢復(fù)及傳遞,以及用圖像再現(xiàn)
數(shù)據(jù)等。
6接收機(jī)與發(fā)射機(jī)
6· 1(發(fā)射臺(tái)的)雜散發(fā)射 spurious emission( of a transmitting station)
必要帶寬外的單個(gè)或多個(gè)頻點(diǎn)上的發(fā)射??梢詼p小其電平而不影響相應(yīng)的信息傳輸。雜散發(fā)射包括諧
波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物及變頻產(chǎn)物。帶外發(fā)射除外。
6.2帶外發(fā)射 out of band emission
由調(diào)制過(guò)程引起的緊靠必要帶寬的單個(gè)或多個(gè)帶外頻率點(diǎn)上的發(fā)射。雜散發(fā)射除外。
6.3信騷比 Signal-to-disturbance ratio
規(guī)定條件下測(cè)得的有用信號(hào)電平與電磁騷擾電平之間的比值。
注:在表示“信騷比”這一概念時(shí)不應(yīng)使用“信(號(hào))干(擾)比”這一術(shù)語(yǔ)。
6.4信噪比 signal-to-noise ratio
規(guī)定條件下測(cè)得的有用信號(hào)電平與電磁噪聲電平之間的比值。
6.5保護(hù)率 protection ratio
裝置或設(shè)備達(dá)到規(guī)定性能所需的最小信騷比。
6.6雜散響應(yīng)頻率 spurious response frequency
在某一給定設(shè)備上會(huì)產(chǎn)生不應(yīng)有響應(yīng)的電磁騷擾頻率。
注:對(duì)于一個(gè)調(diào)諧到頻率f0的接收機(jī)來(lái)說(shuō),由下列公式可知有許多雜散響應(yīng)頻率
或
式中:fs——雜散響應(yīng)頻率;
fl——本振頻率;
fi——中頻;
m、n、h為整數(shù)。
6.7雜散響應(yīng)抑制比 spurious response rejection ratio
在某一設(shè)備上產(chǎn)生規(guī)定輸出功率的某一具有雜散響應(yīng)頻率的信號(hào)電平與產(chǎn)生同樣輸出的有用信號(hào)電平
之比。
6.8寄生振蕩 parasitic oscillation
設(shè)備產(chǎn)生的無(wú)用振蕩。其頻率與工作頻率無(wú)關(guān),與那些跟產(chǎn)生所需振蕩相關(guān)的頻率也無(wú)關(guān)。
6.9(設(shè)備的)帶寬 band width (of a device)
設(shè)備或傳輸通道的給定特性偏離其參考值不超過(guò)某一規(guī)定值或比率時(shí)的頻帶寬度。
注:這個(gè)給定的特性可以是幅/頻特性、相/頻特性或時(shí)延/頻率特性。
6.10(發(fā)射或信號(hào)的)帶寬 band width (of an emission or signal)
任一帶外頻譜分量的電平都不超過(guò)參考電平的某一規(guī)定百分比的頻帶寬度。
6.11寬帶發(fā)射 broadband emission
帶寬大于某一特定測(cè)量設(shè)備或接收機(jī)帶寬的發(fā)射。
6.12寬帶設(shè)備 broadband device
帶寬足以接受和處理特定發(fā)射的所有頻譜分量的設(shè)備。
6.13窄帶發(fā)射 narrowband emission
帶寬小于特定測(cè)量設(shè)備或接收機(jī)帶寬的發(fā)射。
6.14窄帶設(shè)備 narrowband device
帶寬只能滿足接受和處理某一特定發(fā)射的部分頻譜分量的設(shè)備。
6·15選擇性selectivity
接收機(jī)分辨給定的有用信號(hào)與無(wú)用信號(hào)的能力或這一能力的度量。
6·16有效選擇性effective selectivity
在規(guī)定的特殊條件下,例如接收機(jī)輸入電路過(guò)載時(shí)的選擇性。
6.17鄰頻道選擇性 adjacent channel selectivity
用與頻道間隔相等的信號(hào)間隔所測(cè)得的選擇性。
6.18靈敏度降低 desensitization
由于無(wú)用信號(hào)引起的接收機(jī)有用輸出的減小。
6.19交調(diào) crossmodulation
非線性設(shè)備、電網(wǎng)絡(luò)或傳播媒介中信號(hào)的相互作用所產(chǎn)生的無(wú)用信號(hào)對(duì)有用信號(hào)的調(diào)制。
6.20互調(diào) intermodulation
發(fā)生在非線性的器件或傳播媒介中的過(guò)程。由此一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)的頻譜分量相互作用,產(chǎn)生出新的分量,它們的頻率等于各輸入信號(hào)分量頻率的整倍數(shù)的線性組合。
注:互調(diào)可以是由單個(gè)非正弦輸入信號(hào)或多個(gè)正弦或非正弦信號(hào)作用于同一或不同輸入端引起的。
6.21 21.中頻抑制比 intermediate frequency rejection ratio
接收機(jī)中使用的任一中頻頻率上的規(guī)定信號(hào)電平與產(chǎn)生同樣輸出功率的有用信號(hào)電平之比。
6.21.22鏡頻抑制比 image rejection ratio
接收機(jī)鏡頻頻率上的規(guī)定信號(hào)電平與產(chǎn)生同樣輸出功率的調(diào)諧頻率的(有用)信號(hào)電平之比。
6.21.23單信號(hào)法 single-signal method
在沒(méi)有有用信號(hào)的情況下測(cè)量接收機(jī)對(duì)無(wú)用信號(hào)響應(yīng)的方法。
6.21.24雙信號(hào)法 two-signal method
在存在有用信號(hào)的情況下確定接收機(jī)對(duì)無(wú)用信號(hào)響應(yīng)的測(cè)量方法。
注:用這種方法時(shí),對(duì)每種被測(cè)接收機(jī)都必須規(guī)定詳細(xì)的測(cè)試方法和采用的標(biāo)準(zhǔn)。
7功率控制及供電網(wǎng)絡(luò)阻抗
7· 1輸入功率控制 input power control
對(duì)設(shè)備、機(jī)器或系統(tǒng)的輸入功率進(jìn)行控制以獲得所需的性能。
7·2輸出功率控制 output power control
對(duì)設(shè)備、機(jī)器或系統(tǒng)的輸出功率進(jìn)行控制以獲得所需的性能。
7·3周期性通/斷開(kāi)關(guān)控制 cyclic on/off swithing control
重復(fù)地接通和斷開(kāi)設(shè)備電源的功率控制。
7·4(控制系統(tǒng)的)程序 Program (of a control system)
完成規(guī)定操作所需的一組命令和信息信號(hào)。
7· 5(按半周的)多周控制 multicycle control (by half-cycles)
改變電流導(dǎo)通半周數(shù)與截止半周數(shù)之比的過(guò)程。
注:例如不同導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間組合可以改變供給受供設(shè)備的平均功率。
7·6同步多周控制 synchronous multicycle control
導(dǎo)通的開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間與線路電壓瞬時(shí)值同步的多周控制。
7·7 猝發(fā)導(dǎo)通控制 burst firing control
一種同步多周控制,它的開(kāi)始時(shí)刻與電壓零點(diǎn)同步而電流流通時(shí)間為完整半周期的整數(shù)倍。
注:猝發(fā)導(dǎo)通控制用于電阻性負(fù)載。
7·8廣義相位控制 generalized phase control
在供電電壓的一周或半周內(nèi),改變一次或數(shù)次電流導(dǎo)通時(shí)間間隔的過(guò)程。
7.9相位控制 phase control
在供電電壓的一周或半周內(nèi)改變電流導(dǎo)通起始點(diǎn)的過(guò)程,在這一過(guò)程中,當(dāng)電流過(guò)零點(diǎn)或其附近時(shí)導(dǎo)通即中止。
注:相位控制是廣義相位控制的一個(gè)特例。
7·10延遲角 delay angle
電流導(dǎo)通起始點(diǎn)被相位控制所延遲的相位角。
注:延遲角可以是固定的或者可變的,正半周與負(fù)半周的延遲角也不必相同。
7·11(單相)對(duì)稱控制 symmetrical control (single phase)
由設(shè)計(jì)成在交流電壓或電流的正負(fù)半周按同樣方式工作的裝置所進(jìn)行的控制。
注:以輸入源的正負(fù)半周相同為基礎(chǔ):
如果正負(fù)半周的電流波形相同,廣義相位控制即為對(duì)稱控制。如果在每個(gè)導(dǎo)運(yùn)周期內(nèi)正負(fù)半局?jǐn)?shù)相等,多
局控制即為對(duì)稱控制。
7·12(單相)不對(duì)稱控制 asymmetrical control (single phase)
由設(shè)計(jì)成在交流電壓或電流的正負(fù)半周按不同方式工作的裝置所進(jìn)行的控制。
注:①如果電流的正負(fù)半周波形不同,廣義相位控制即為不對(duì)稱控制。
②如果每個(gè)導(dǎo)通周期內(nèi)正負(fù)半周數(shù)不相等,多周控制即為不對(duì)稱控制。
7.13周期 cycle
以給定的順序重復(fù)出現(xiàn)的一個(gè)現(xiàn)象或一組(物理)量所通過(guò)的全部狀態(tài)或量值范圍。
7.14工作周期 cycle of operation
可人為或自動(dòng)重復(fù)的一系列運(yùn)行。
7.15公共耦合點(diǎn)Point of common coupling (PCC)
公共供電網(wǎng)絡(luò)中電氣上與特定用戶裝置距離最近的點(diǎn),在這一點(diǎn)上可以接上或者已經(jīng)接上了其它用戶
裝置。
7.16供電系統(tǒng)阻抗 supply system impedance
從公共耦合點(diǎn)看進(jìn)去的供電系統(tǒng)的阻抗。
7.17供電連接阻抗 service connection impedance
從公共耦合點(diǎn)到計(jì)量點(diǎn)用戶側(cè)之間的連接阻抗。
7.18設(shè)備接線阻抗 installation wiring impedance
計(jì)量點(diǎn)用戶側(cè)與一特定接線端之間的接線阻抗。
7.19設(shè)備阻抗 appliance impedance
從設(shè)備電源線遠(yuǎn)端看進(jìn)去的設(shè)備輸出阻抗。
8電壓變化與閃爍
8.1電壓變化 voltage change
在一定但非規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)電壓均方很值或峰值在兩個(gè)相鄰電平問(wèn)的持續(xù)變動(dòng)。
8.2相對(duì)電壓變化 relative voltage change
電壓變化的幅值與額定電壓值之比。
8.3電壓變化持續(xù)時(shí)間 duration of a voltage change
電壓由初值增大或減小至終值所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。
8.4電壓變化時(shí)間間隔 voltage change interval
從一個(gè)電壓變化的起始點(diǎn)到另一個(gè)電壓變化的起始點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間間隔。
8.5電壓波動(dòng) voltage fluctuation
一連串的電壓變化或電壓包絡(luò)的周期性變化。
8.6電壓波動(dòng)波形 voltage fluctuation waveform
作為時(shí)間函數(shù)的峰值電壓包絡(luò)。
8.7電壓波動(dòng)幅度 magnitude of a voltage fluctation
電壓波動(dòng)期間,均方很值或峰值電壓的最大值與最小值之差。
8.8電壓變化發(fā)生率 rate of occurence of voltage changes
單位時(shí)間內(nèi)電壓變化出現(xiàn)的次數(shù)。
8.9電壓不平衡 voltage unbalance, voltage imbalance
多相系統(tǒng)中的一種狀態(tài),在這種狀態(tài)下,相電壓均方很值或鄰相之間的相角不相等。
8.10電壓瞬時(shí)跌落 voltage dip
電氣系統(tǒng)某一點(diǎn)的電壓突然下降,經(jīng)歷幾周到數(shù)秒的短暫持續(xù)期后又恢復(fù)正常。
8.11電壓浪涌 voltage surge.
沿線路或電路傳播的瞬態(tài)電壓波。其特征是電壓快速上升后緩慢下降。
8.12轉(zhuǎn)換缺口 commutation notch
由于變換器的換向動(dòng)作而出現(xiàn)在交流電壓上的持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于交流電周期的電壓變化。
8.13閃爍 flicker
亮度或頻譜分布隨時(shí)間變化的光刺激所引起的不穩(wěn)定的視覺(jué)效果。
8.14 閃爍計(jì) flickermeter
用來(lái)測(cè)量閃爍量值的儀表。
8.15 閃爍感覺(jué)閾值 threshold of flicker Perceptibility
引起確定的抽樣人群閃爍感覺(jué)的亮度或頻譜分布的最小波動(dòng)值。
8.16閃爍應(yīng)激性閾值 threshold of flicker irritability
對(duì)確定的抽樣人群不會(huì)引起不適感覺(jué)的亮度或頻譜分布的最大波動(dòng)值。
8.17視覺(jué)停閃頻率 fusion frequency
刺激視覺(jué)的交變頻率,在一組給定條件下,高于這一頻率的閃爍是感覺(jué)不到的。
注:視覺(jué)停間頻率亦稱臨界閃爍頻率(critical flicker frequency)。
五、產(chǎn)品內(nèi)部的EMC設(shè)計(jì)技巧
目前電子器材用于各類電子設(shè)備和系統(tǒng)仍然以印制電路板為主要裝配方式。實(shí)踐證明,即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確,印制電路板設(shè)計(jì)不當(dāng),也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。例如,如果印制板兩條細(xì)平行線靠得很近,則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲。因此,在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候,注意采用正確的方法。
A、地線設(shè)計(jì)
在電子設(shè)備中,接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來(lái)使用,可解決大部分干擾問(wèn)題。電子設(shè)備中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。在地線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地
在低頻電路中,信號(hào)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(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)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(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)
波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。
2.將數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)
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(kāi),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。
3.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(hào)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(guò)三位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。
4.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。
B、電磁兼容性設(shè)計(jì)
電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調(diào)、有效地進(jìn)行工作的能力。電磁兼容性設(shè)計(jì)的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來(lái)的干擾,使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作,同時(shí)又能減少電子設(shè)備本身對(duì)其它電子設(shè)備的電磁干擾。
1.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(zhǎng)度成正比,與其寬度成反比,因而短而精的導(dǎo)線對(duì)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(hào)線常常載有大的瞬變電流,印制導(dǎo)線要盡可能地短。對(duì)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(duì)于集成電路,印制導(dǎo)線寬度可在0.2~1.0mm之間選擇。
2.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(zhǎng)距離的平等走線。
C、去耦電容配置
在直流電源回路中,負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中,當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí),就會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流,形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲,是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法,配置原則如下:
●電源輸入端跨接一個(gè)10~100UF的電解電容器,如果印制電路板的位置允許,采用100UF以上的電解電容器的抗干擾效果會(huì)更好。
●為每個(gè)集成電路芯片配置一個(gè)0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí),可每4~10個(gè)芯片配置一個(gè)1~10uF鉭電解電容器,這種器件的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω,而且漏電流很小(0.5uA以下)。
●對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲(chǔ)型器件,應(yīng)在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。
●去耦電容的引線不能過(guò)長(zhǎng),特別是高頻旁路電容不能帶引線。
D、印制電路板的尺寸與器件的布置
印制電路板大小要適中,過(guò)大時(shí)印制線條長(zhǎng),阻抗增加,不僅抗噪聲能力下降,成本也高;過(guò)小,則散熱不好,同時(shí)易受臨近線條干擾。
在器件布置方面與其它邏輯電路一樣,應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放得靠近些,這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲,要相互靠近些。易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路,如有可能,應(yīng)另做電路板,這一點(diǎn)十分重要。
E、散熱設(shè)計(jì)
從有利于散熱的角度出發(fā),印制版最好是直立安裝,板與板之間的距離一般不應(yīng)小于2cm,而且器件在印制版上的排列方式應(yīng)遵循一定的規(guī)則:
·對(duì)于采用自由對(duì)流空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器件)按縱長(zhǎng)方式排列;對(duì)于采用強(qiáng)制空氣冷卻的設(shè)備,最好是將集成電路(或其它器件)按橫長(zhǎng)方式排。
·同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列,發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號(hào)晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處),發(fā)熱量大或耐熱性好的器件(如功率晶體管、大規(guī)模集成電路等)放在冷卻氣流最下游。
·在水平方向上,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,以便縮短傳熱路徑;在垂直方向上,大功率器件盡量靠近印制板上方布置,以便減少這些器件工作時(shí)對(duì)其它器件溫度的影響。
·對(duì)溫度比較敏感的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域(如設(shè)備的底部),千萬(wàn)不要將它放在發(fā)熱器件的正上方,多個(gè)器件最好是在水平面上交錯(cuò)布局。
·設(shè)備內(nèi)印制板的散熱主要依靠空氣流動(dòng),所以在設(shè)計(jì)時(shí)要研究空氣流動(dòng)路徑,合理配置器件或印制電路板。空氣流動(dòng)時(shí)總是趨向于阻力小的地方流動(dòng),所以在印制電路板上配置器件時(shí),要避免在某個(gè)區(qū)域留有較大的空域。
六、電磁干擾的屏蔽方法
電磁兼容(EMC)是指“一種器件、設(shè)備或系統(tǒng)的性能,它可以使其在自身環(huán)境下正常工作并且同時(shí)不會(huì)對(duì)此環(huán)境中任何其他設(shè)備產(chǎn)生強(qiáng)烈電磁干擾(IEEE C63.12-1987)。”對(duì)于無(wú)線收發(fā)設(shè)備來(lái)說(shuō),采用非連續(xù)頻譜可部分實(shí)現(xiàn)EMC性能,但是很多有關(guān)的例子也表明EMC并不總是能夠做到。例如在筆記本電腦和測(cè)試設(shè)備之間、打印機(jī)和臺(tái)式電腦之間以及蜂窩電話和醫(yī)療儀器之間等都具有高頻干擾,我們把這種干擾稱為電磁
干擾(EMI)。
1、EMC問(wèn)題來(lái)源
所有電器和電子設(shè)備工作時(shí)都會(huì)有間歇或連續(xù)性電壓電流變化,有時(shí)變化速率還相當(dāng)快,這樣會(huì)導(dǎo)致在不同頻率內(nèi)或一個(gè)頻帶間產(chǎn)生電磁能量,而相應(yīng)的電路則會(huì)將這種能量發(fā)射到周圍的環(huán)境中。
EMI有兩條途徑離開(kāi)或進(jìn)入一個(gè)電路:輻射和傳導(dǎo)。信號(hào)輻射是通過(guò)外殼的縫、槽、開(kāi)孔或其他缺口泄漏出去;而信號(hào)傳導(dǎo)則通過(guò)耦合到電源、信號(hào)和控制線上離開(kāi)外殼,在開(kāi)放的空間中自由輻射,從而產(chǎn)生干擾。
很多EMI抑制都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),大多數(shù)時(shí)候下面這些簡(jiǎn)單原則可以有助于實(shí)現(xiàn)EMI屏蔽:從源頭處降低干擾;通過(guò)屏蔽、過(guò)濾或接地將干擾產(chǎn)生電路隔離以及增強(qiáng)敏感電路的抗干擾能力等。EMI抑制性、隔離性和低敏感性應(yīng)該作為所有電路設(shè)計(jì)人員的目標(biāo),這些性能在設(shè)計(jì)階段的早期就應(yīng)完成。
對(duì)設(shè)計(jì)工程師而言,采用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用,從金屬罐、薄金屬片和箔帶到在導(dǎo)電織物或卷帶上噴射涂層及鍍層(如導(dǎo)電漆及鋅線噴涂等)。無(wú)論是金屬還是涂有導(dǎo)電層的塑料,一旦設(shè)計(jì)人員確定作為外殼材料之后,就可著手開(kāi)始選擇襯墊。
2、金屬屏蔽效率
可用屏蔽效率(SE)對(duì)屏蔽罩的適用性進(jìn)行評(píng)估,其單位是分貝,計(jì)算公式為 SEdB=A+R+B
其中 A:吸收損耗(dB) R:反射損耗(dB) B:校正因子(dB)(適用于薄屏蔽罩內(nèi)存在多個(gè)反射的情況) 一個(gè)簡(jiǎn)單的屏蔽罩會(huì)使所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度降至最初的十分之一,即SE等于20dB;而有些場(chǎng)合可能會(huì)要求將場(chǎng)強(qiáng)降至為最初的十萬(wàn)分之一,即SE要等于100dB。
吸收損耗是指電磁波穿過(guò)屏蔽罩時(shí)能量損耗的數(shù)量,吸收損耗計(jì)算式為
AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t
其中 f:頻率(MHz) μ:銅的導(dǎo)磁率 σ:銅的導(dǎo)電率 t:屏蔽罩厚度
反射損耗(近場(chǎng))的大小取決于電磁波產(chǎn)生源的性質(zhì)以及與波源的距離。對(duì)于桿狀或直線形發(fā)射天線而言,離波源越近波阻越高,然后隨著與波源距離的增加而下降,但平面波阻則無(wú)變化(恒為377)。
相反,如果波源是一個(gè)小型線圈,則此時(shí)將以磁場(chǎng)為主,離波源越近波阻越低。波阻隨著與波源距離的增加而增加,但當(dāng)距離超過(guò)波長(zhǎng)的六分之一時(shí),波阻不再變化,恒定在377處。
反射損耗隨波阻與屏蔽阻抗的比率變化,因此它不僅取決于波的類型,而且取決于屏蔽罩與波源之間的距離。這種情況適用于小型帶屏蔽的設(shè)備。
近場(chǎng)反射損耗可按下式計(jì)算
R(電)dB=321.8-(20×lg r)-(30×lg f)-[10×lg(μ/σ)] R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×
lg(μ/σ)]
其中 r:波源與屏蔽之間的距離。
SE算式最后一項(xiàng)是校正因子B,其計(jì)算公式為
B=20lg[-exp(-2t/σ)]
此式僅適用于近磁場(chǎng)環(huán)境并且吸收損耗小于10dB的情況。由于屏蔽物吸收效率不高,其內(nèi)部的再反射會(huì)使穿過(guò)屏蔽層另一面的能量增加,所以校正因子是個(gè)負(fù)數(shù),表示屏蔽效率的下降情況。
3、EMI抑制策略
只有如金屬和鐵之類導(dǎo)磁率高的材料才能在極低頻率下達(dá)到較高屏蔽效率。這些材料的導(dǎo)磁率會(huì)隨著頻率增加而降低,另外如果初始磁場(chǎng)較強(qiáng)也會(huì)使導(dǎo)磁率降低,還有就是采用機(jī)械方法將屏蔽罩作成規(guī)定形狀同樣會(huì)降低導(dǎo)磁率。綜上所述,選擇用于屏蔽的高導(dǎo)磁性材料非常復(fù)雜,通常要向EMI屏蔽材料供應(yīng)商以及有關(guān)咨詢機(jī)構(gòu)尋求解決方案。
在高頻電場(chǎng)下,采用薄層金屬作為外殼或內(nèi)襯材料可達(dá)到良好的屏蔽效果,但條件是屏蔽必須連續(xù),并將敏感部分完全遮蓋住,沒(méi)有缺口或縫隙(形成一個(gè)法拉第籠)。然而在實(shí)際中要制造一個(gè)無(wú)接縫及缺口的屏蔽罩是不可能的,由于屏蔽罩要分成多個(gè)部分進(jìn)行制作,因此就會(huì)有縫隙需要接合,另外通常還得在屏蔽罩上打孔以便安裝與插卡或裝配組件的連線。
設(shè)計(jì)屏蔽罩的困難在于制造過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生孔隙,而且設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中還會(huì)需要用到這些孔隙。制造、面板連線、通風(fēng)口、外部監(jiān)測(cè)窗口以及面板安裝組件等都需要在屏蔽罩上打孔,從而大大降低了屏蔽性能。盡管溝槽和縫隙不可避免,但在屏蔽設(shè)計(jì)中對(duì)與電路工作頻率波長(zhǎng)有關(guān)的溝槽長(zhǎng)度作仔細(xì)考慮是很有好處的。
任一頻率電磁波的波長(zhǎng)為: 波長(zhǎng)(λ)=光速(C)/頻率(Hz)
當(dāng)縫隙長(zhǎng)度為波長(zhǎng)(截止頻率)的一半時(shí),RF波開(kāi)始以20dB/10倍頻(1/10截止頻率)或6dB/8倍頻(1/2截止頻率)的速率衰減。通常RF發(fā)射頻率越高衰減越嚴(yán)重,因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)越短。當(dāng)涉及到最高頻率時(shí),必須要考慮可能會(huì)出現(xiàn)的任何諧波,不過(guò)實(shí)際上只需考慮一次及二次諧波即可。
一旦知道了屏蔽罩內(nèi)RF輻射的頻率及強(qiáng)度,就可計(jì)算出屏蔽罩的最大允許縫隙和溝槽。例如如果需要對(duì)1GHz(波長(zhǎng)為300mm)的輻射衰減26dB,則150mm的縫隙將會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生衰減,因此當(dāng)存在小于150mm的縫隙時(shí),1GHz輻射就會(huì)被衰減。所以對(duì)1GHz頻率來(lái)講,若需要衰減20dB,則縫隙應(yīng)小于15 mm(150mm的1/10),需要衰減26dB時(shí),縫隙應(yīng)小于7.5 mm(15mm的1/2以上),需要衰減32dB時(shí),縫隙應(yīng)小于3.75 mm(7.5mm的1/2以上)。
可采用合適的導(dǎo)電襯墊使縫隙大小限定在規(guī)定尺寸內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)這種衰減效果。
定在規(guī)定尺寸內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)這種衰減效果。
4、屏蔽設(shè)計(jì)難點(diǎn)
由于接縫會(huì)導(dǎo)致屏蔽罩導(dǎo)通率下降,因此屏蔽效率也會(huì)降低。要注意低于截止頻率的輻射其衰減只取決于縫隙的長(zhǎng)度直徑比,例如長(zhǎng)度直徑比為3時(shí)可獲得100dB的衰減。在需要穿孔時(shí),可利用厚屏蔽罩上面小孔的波導(dǎo)特性;另一種實(shí)現(xiàn)較高長(zhǎng)度直徑比的方法是附加一個(gè)小型金屬屏蔽物,如一個(gè)大小合適的襯墊。
上述原理及其在多縫情況下的推廣構(gòu)成多孔屏蔽罩設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
多孔薄型屏蔽層:多孔的例子很多,比如薄金屬片上的通風(fēng)孔等等,當(dāng)各孔間距較近時(shí)設(shè)計(jì)上必須要仔細(xì)考慮。下面是此類情況下屏蔽效率計(jì)算公式
SE=[20lg (fc/o/σ)]-10lg n 其中 fc/o:截止頻率 n:孔洞數(shù)目
注意此公式僅適用于孔間距小于孔直徑的情況,也可用于計(jì)算金屬編織網(wǎng)的相關(guān)屏蔽效率。
接縫和接點(diǎn):電焊、銅焊或錫焊是薄片之間進(jìn)行永久性固定的常用方式,接合部位金屬表面必須清理干凈,以使接合處能完全用導(dǎo)電的金屬填滿。不建議用螺釘或鉚釘進(jìn)行固定,因?yàn)榫o固件之間接合處的低阻接觸狀態(tài)不容易長(zhǎng)久保持。
導(dǎo)電襯墊的作用是減少接縫或接合處的槽、孔或縫隙,使RF輻射不會(huì)散發(fā)出去。EMI襯墊是一種導(dǎo)電介質(zhì),用于填補(bǔ)屏蔽罩內(nèi)的空隙并提供連續(xù)低阻抗接點(diǎn)。通常EMI襯墊可在兩個(gè)導(dǎo)體之間提供一種靈活的連接,
使一個(gè)導(dǎo)體上的電流傳至另一導(dǎo)體。
封孔EMI襯墊的選用可參照以下性能參數(shù): ·特定頻率范圍的屏蔽效率 ·安裝方法和密封強(qiáng)度 ·與外罩
電流兼容性以及對(duì)外部環(huán)境的抗腐蝕能力。 ·工作溫度范圍 ·成本
大多數(shù)商用襯墊都具有足夠的屏蔽性能以使設(shè)備滿足EMC標(biāo)準(zhǔn),關(guān)鍵是在屏蔽罩內(nèi)正確地對(duì)墊片進(jìn)行設(shè)計(jì)。
墊片系統(tǒng):一個(gè)需要考慮的重要因素是壓縮,壓縮能在襯墊和墊片之間產(chǎn)生較高導(dǎo)電率。襯墊和墊片之間導(dǎo)電性太差會(huì)降低屏蔽效率,另外接合處如果少了一塊則會(huì)出現(xiàn)細(xì)縫而形成槽狀天線,其輻射波長(zhǎng)比縫隙長(zhǎng)度小約4倍。
確保導(dǎo)通性首先要保證墊片表面平滑、干凈并經(jīng)過(guò)必要處理以具有良好導(dǎo)電性,這些表面在接合之前必須先遮??;另外屏蔽襯墊材料對(duì)這種墊片具有持續(xù)良好的粘合性也非常重要。導(dǎo)電襯墊的可壓縮特性可以彌補(bǔ)墊片的任何不規(guī)則情況。
所有襯墊都有一個(gè)有效工作最小接觸電阻,設(shè)計(jì)人員可以加大對(duì)襯墊的壓縮力度以降低多個(gè)襯墊的接觸電阻,當(dāng)然這將增加密封強(qiáng)度,會(huì)使屏蔽罩變得更為彎曲。大多數(shù)襯墊在壓縮到原來(lái)厚度的30%至70%時(shí)效果比較好。因此在建議的最小接觸面范圍內(nèi),兩個(gè)相向凹點(diǎn)之間的壓力應(yīng)足以確保襯墊和墊片之間具有良好的導(dǎo)電性。
另一方面,對(duì)襯墊的壓力不應(yīng)大到使襯墊處于非正常壓縮狀態(tài),因?yàn)榇藭r(shí)會(huì)導(dǎo)致襯墊接觸失效,并可能產(chǎn)生電磁泄漏。與墊片分離的要求對(duì)于將襯墊壓縮控制在制造商建議范圍非常重要,這種設(shè)計(jì)需要確保墊片具有足夠的硬度,以免在墊片緊固件之間產(chǎn)生較大彎曲。在某些情況下,可能需要另外一些緊固件以防止外殼結(jié)構(gòu)彎曲。
壓縮性也是轉(zhuǎn)動(dòng)接合處的一個(gè)重要特性,如在門或插板等位置。若襯墊易于壓縮,那么屏蔽性能會(huì)隨著門的每次轉(zhuǎn)動(dòng)而下降,此時(shí)襯墊需要更高的壓縮力才能達(dá)到與新襯墊相同的屏蔽性能。在大多數(shù)情況下這不太可能做得到,因此需要一個(gè)長(zhǎng)期EMI解決方案。
如果屏蔽罩或墊片由涂有導(dǎo)電層的塑料制成,則添加一個(gè)EMI襯墊不會(huì)產(chǎn)生太多問(wèn)題,但是設(shè)計(jì)人員必須考慮很多襯墊在導(dǎo)電表面上都會(huì)有磨損,通常金屬襯墊的鍍層表面更易磨損。隨著時(shí)間增長(zhǎng)這種磨損會(huì)降低襯墊接合處的屏蔽效率,并給后面的制造商帶來(lái)麻煩。
如果屏蔽罩或墊片結(jié)構(gòu)是金屬的,那么在噴涂拋光材料之前可加一個(gè)襯墊把墊片表面包住,只需用導(dǎo)電膜和卷帶即可。若在接合墊片的兩邊都使用卷帶,則可用機(jī)械固件對(duì)EMI襯墊進(jìn)行緊固,例如帶有塑料鉚釘或壓敏粘結(jié)劑(PSA)的“C型”襯墊。襯墊安裝在墊片的一邊,以完成對(duì)EMI的屏蔽。
5、襯墊及附件
目前可用的屏蔽和襯墊產(chǎn)品非常多,包括鈹-銅接頭、金屬網(wǎng)線(帶彈性內(nèi)芯或不帶)、嵌入橡膠中的金屬網(wǎng)和定向線、導(dǎo)電橡膠以及具有金屬鍍層的聚氨酯泡沫襯墊等。大多數(shù)屏蔽材料制造商都可提供各種襯墊能達(dá)到的SE估計(jì)值,但要記住SE是個(gè)相對(duì)數(shù)值,還取決于孔隙、襯墊尺寸、襯墊壓縮比以及材料成分等。
襯墊有多種形狀,可用于各種特定應(yīng)用,包括有磨損、滑動(dòng)以及帶鉸鏈的場(chǎng)合。目前許多襯墊帶有粘膠或在襯墊上面就有固定裝置,如擠壓插入、管腳插入或倒鉤裝置等。
各類襯墊中,涂層泡沫襯墊是最新也是市面上用途最廣的產(chǎn)品之一。這類襯墊可做成多種形狀,厚度大于0.5mm,也可減少厚度以滿足UL燃燒及環(huán)境密封標(biāo)準(zhǔn)。還有另一種新型襯墊即環(huán)境/EMI混合襯墊,有了它就可以無(wú)需再使用單獨(dú)的密封材料,從而降低屏蔽罩成本和復(fù)雜程度。這些襯墊的外部覆層對(duì)紫外線穩(wěn)定,可防潮、防風(fēng)、防清洗溶劑,內(nèi)部涂層則進(jìn)行金屬化處理并具有較高導(dǎo)電性。最近的另外一項(xiàng)革新是在EMI襯墊上裝了一個(gè)塑料夾,同傳統(tǒng)壓制型金屬襯墊相比,它的重量較輕,裝配時(shí)間短,而且成本更低,因此更具市場(chǎng)吸引力。
6、結(jié)論
設(shè)備一般都需要進(jìn)行屏蔽,這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)本身存在一些槽和縫隙。所需屏蔽可通過(guò)一些基本原則確定,但是理論與現(xiàn)實(shí)之間還是有差別。例如在計(jì)算某個(gè)頻率下襯墊的大小和間距時(shí)還必須考慮信號(hào)的強(qiáng)度,如同在一個(gè)設(shè)備中使用了多個(gè)處理器時(shí)的情形。表面處理及墊片設(shè)計(jì)是保持長(zhǎng)期屏蔽以實(shí)現(xiàn)EMC性能的關(guān)鍵因
素。
七、電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)如何融入產(chǎn)品研發(fā)流程
1、業(yè)界面臨挑戰(zhàn)
如何使自己的產(chǎn)品滿足相應(yīng)市場(chǎng)中電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)要求,從而快速低成本的取得相關(guān)認(rèn)證,順利的進(jìn)入目標(biāo)市場(chǎng)?這是每一個(gè)向國(guó)際化轉(zhuǎn)型公司研發(fā)都會(huì)面臨的問(wèn)題與困惑,各個(gè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)部門面臨著巨大挑戰(zhàn)。
根據(jù)我們對(duì)業(yè)界大多電子企業(yè)的了解,目前企業(yè)在EMC設(shè)計(jì)方面的現(xiàn)狀是:“三個(gè)沒(méi)有”――產(chǎn)品工程師沒(méi)有掌握EMC設(shè)計(jì)方法、企業(yè)沒(méi)有產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)流程、企業(yè)沒(méi)有具體明確EMC責(zé)任人。主要表現(xiàn)在:
由于國(guó)內(nèi)研發(fā)工程師大多沒(méi)有接受系統(tǒng)的全面的EMC培訓(xùn)經(jīng)歷,更沒(méi)有電磁兼容產(chǎn)品的相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)!遇到產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)問(wèn)題不知如何解決?所以我們經(jīng)常看到有相當(dāng)一部分產(chǎn)品工程師整天在整改產(chǎn)品,但往往不得其法,沒(méi)有思路!
企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有一套針對(duì)EMC設(shè)計(jì)流程,EMC性能設(shè)計(jì)的好壞完全取決于個(gè)別產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn),使得公司開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品電磁兼容性能沒(méi)有一致性的保證,通常都會(huì)在某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題,導(dǎo)致產(chǎn)品多數(shù)在后期不能順利的通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證,影響了產(chǎn)品的上市進(jìn)度。根據(jù)我們初步調(diào)查,全國(guó)90%以上的電子企業(yè)沒(méi)有一套EMC設(shè)計(jì)、驗(yàn)證流程。
企業(yè)沒(méi)有一套對(duì)EMC性能負(fù)責(zé)的責(zé)任體系,沒(méi)有專職的EMC設(shè)計(jì)工程師。因?yàn)镋MC涉及整個(gè)產(chǎn)品的各個(gè)環(huán)節(jié),整個(gè)公司沒(méi)有明確的責(zé)任人,也就沒(méi)有足夠的關(guān)注,同時(shí)也不能協(xié)調(diào)整個(gè)產(chǎn)品各部分相關(guān)共同對(duì)產(chǎn)品最終EMC性能負(fù)責(zé)!目前業(yè)界具有EMC設(shè)計(jì)的工程師很少,而企業(yè)里面有專職進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)崗位的就更少!
2、業(yè)界面臨問(wèn)題
一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷總體規(guī)格方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試裝、摸底預(yù)測(cè)試、認(rèn)證幾個(gè)階段。目前業(yè)界很多公司都是在前期設(shè)計(jì)階段沒(méi)有考慮EMC方面問(wèn)題,往往是在在產(chǎn)品樣機(jī)出來(lái)再進(jìn)行EMC摸底測(cè)試,如果這時(shí)測(cè)試通過(guò),則是比較幸運(yùn)的。但很不幸的是,大多數(shù)情況下是不能測(cè)試通過(guò)的,這時(shí)出了問(wèn)題進(jìn)行整改并需要對(duì)產(chǎn)品重新設(shè)計(jì),常常會(huì)要進(jìn)行較大改動(dòng)。
這個(gè)階段產(chǎn)品電磁兼容出現(xiàn)問(wèn)題原因比較多,如果是因?yàn)槠帘螁?wèn)題往往會(huì)涉及結(jié)構(gòu)模具改動(dòng),如果因?yàn)?a target="_blank">接口濾波問(wèn)題就會(huì)對(duì)產(chǎn)品原理圖進(jìn)行改動(dòng),同時(shí)導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計(jì),還有可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)接地問(wèn)題,那就會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整,重新設(shè)計(jì)。深圳有一家著名的儀器企業(yè)某款產(chǎn)品由于電磁兼容問(wèn)題整改導(dǎo)致產(chǎn)品延遲海外上市一年,同時(shí)研發(fā)費(fèi)用增加五十萬(wàn)元人民幣!
這種通過(guò)研發(fā)后期測(cè)試發(fā)現(xiàn)問(wèn)題然后再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行的測(cè)試修補(bǔ)法業(yè)界比較常見(jiàn),但往往會(huì)導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)品不能及時(shí)取得認(rèn)證而上市,因此也是目前很多走向國(guó)際市場(chǎng)公司研發(fā)部門所面臨的困惑。出現(xiàn)這種現(xiàn)狀的根本原因是:沒(méi)有把EMC問(wèn)題在產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期解決!
3、系統(tǒng)流程法(System Flow Method)
產(chǎn)品工程師可以通過(guò)短期的培訓(xùn)以及通過(guò)積累經(jīng)驗(yàn)基本掌握EMC設(shè)計(jì)的方法,但對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)講,目前迫切的是建立一套規(guī)范的EMC設(shè)計(jì)流程,把電磁兼容要求融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)中去,這樣才能保證企業(yè)大多產(chǎn)品經(jīng)過(guò)這樣的流程順利通過(guò)測(cè)試認(rèn)證。如果能從設(shè)計(jì)流程的早期階段就導(dǎo)入正確EMC設(shè)計(jì)策略,同時(shí)研發(fā)工程師掌握正確的EMC設(shè)計(jì)方法,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭解決EMC問(wèn)題,將可以減少許多不必要的人力及研發(fā)成本,縮短產(chǎn)品上市周期。
業(yè)界很多專家對(duì)于產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)主要從技術(shù)點(diǎn)來(lái)講,如屏蔽、濾波、接地、PCB設(shè)計(jì)等層面,但對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)講,這些都是一些技術(shù)知識(shí)點(diǎn),理論描述,關(guān)鍵是如何在我們企業(yè)的研發(fā)流程中如何實(shí)施,同時(shí)如何把電磁兼容知識(shí)與我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)合,形成針對(duì)企業(yè)產(chǎn)品可操做的規(guī)范與CHECKLIST(檢查控制表)?那么如何把EMC設(shè)計(jì)融入研發(fā)設(shè)計(jì)流程,我們根據(jù)國(guó)內(nèi)外著名公司的EMC設(shè)計(jì)流程整理總結(jié)出一套先進(jìn)的流程,我們稱之為:系統(tǒng)流程法(System Flow Method)系統(tǒng)流程法,即主要在研發(fā)流程中融入EMC設(shè)計(jì)理念,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)控制,把可能出現(xiàn)的EMC問(wèn)題在研發(fā)前期進(jìn)行考慮;設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從產(chǎn)品的電路(原理圖、PCB設(shè)計(jì)),結(jié)構(gòu)與電纜,電源模塊,接地等方面系統(tǒng)考慮EMC問(wèn)題,針對(duì)可能出現(xiàn)EMC問(wèn)題進(jìn)行前期充分考慮,從而確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后能夠一次性通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證!
4、系統(tǒng)流程法簡(jiǎn)介
系統(tǒng)流程法就是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的研發(fā)階段,從流程上進(jìn)行設(shè)計(jì)控制,確保EMC的設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)手段在各個(gè)階段得以相應(yīng)的實(shí)施,另外EMC設(shè)計(jì)從產(chǎn)品的系統(tǒng)角度進(jìn)行考慮,而不是單純的某個(gè)局部,只有這樣才能保證產(chǎn)品最終的EMC性能。
每個(gè)公司應(yīng)該建立一套EMC設(shè)計(jì)控制流程,同時(shí)支撐這個(gè)流程的需要相應(yīng)的EMC設(shè)計(jì)規(guī)范以及EMC設(shè)計(jì)查檢表,確保產(chǎn)品在研發(fā)過(guò)程各個(gè)階段,都能進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)控制。
系統(tǒng)流程法具體各個(gè)階段工作內(nèi)容如下:
產(chǎn)品總體方案設(shè)計(jì)
在總體方案設(shè)計(jì)階段要求對(duì)產(chǎn)品的總體規(guī)格進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)考慮,主要涉及產(chǎn)品銷售的目標(biāo)市場(chǎng),以及需要滿足的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求,同時(shí)注意后續(xù)潛在目標(biāo)市場(chǎng)的EMC標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求?;谝陨蠈?duì)產(chǎn)品的EMC標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的要求提出產(chǎn)品的總體EMC設(shè)計(jì)框圖,并詳細(xì)制定產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)總體方案,如系統(tǒng)的屏蔽如何設(shè)計(jì),系統(tǒng)整個(gè)電源拓?fù)浠A(chǔ)上濾波如何設(shè)計(jì),產(chǎn)品的接地如何系統(tǒng)考慮等。
如果一款復(fù)雜數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,產(chǎn)品定位了歐洲與日本市場(chǎng),這樣就明確產(chǎn)品進(jìn)入上述市場(chǎng)就必須通過(guò)CE與VCCI認(rèn)證,就要考慮系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)屏蔽、電源以及信號(hào)接口濾波方案,整個(gè)系統(tǒng)的接地三個(gè)方面,從產(chǎn)品總體方案考慮來(lái)達(dá)到上述目標(biāo)市場(chǎng)認(rèn)證要求。
這個(gè)階段產(chǎn)品研發(fā)人員提出EMC總體方案,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。
產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)
在產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)階段主要提出對(duì)產(chǎn)品總體硬件EMC設(shè)計(jì)方案,如:電源接口,信號(hào)接口,電纜選型,接口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),連接器選型等提出詳細(xì)的EMC設(shè)計(jì)與選型要求.確保后續(xù)實(shí)施過(guò)程中能夠重點(diǎn)關(guān)注注意這些要點(diǎn)。
如果我們?cè)O(shè)計(jì)一款醫(yī)療器械產(chǎn)品,就需要注意內(nèi)部數(shù)字電路模塊與模擬電路模塊的隔離,需要從內(nèi)部空間考慮數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾,同時(shí)重點(diǎn)注意內(nèi)部電纜接口濾波處理。
這個(gè)階段產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)人員根據(jù)已有的規(guī)范提出EMC詳細(xì)方案,品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。
產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)
在產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)階段主要對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的主芯片的濾波電路設(shè)計(jì),晶振電源管腳的濾波電路,時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片的濾波電路設(shè)計(jì),電源輸入插座的濾波電路設(shè)計(jì),對(duì)外信號(hào)接口的濾波電路設(shè)計(jì),以及濾波和防護(hù)元器件選型,單板功能地和保護(hù)地屬性的劃分,單板螺絲孔的屬性定義等提出詳細(xì)的方案,確保濾波、接地的EMC手段在此階段進(jìn)行實(shí)施。
我們通常設(shè)計(jì)以太網(wǎng)接口產(chǎn)品都會(huì)用到25MHZ或125MHZ時(shí)鐘,那么對(duì)時(shí)鐘電路的濾波處理就是原理圖設(shè)計(jì)階段的重點(diǎn),需要考慮時(shí)鐘電路的電源以及走線如何濾波,磁珠、電阻如何選擇。
這個(gè)階段產(chǎn)品硬件原理圖設(shè)計(jì)人員根據(jù)詳細(xì)方案要求進(jìn)行EMC原理圖詳細(xì)方案設(shè)計(jì),品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。
產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)
在產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)階段,主要考慮對(duì)EMC影響巨大的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵元器件的布局考慮以及高速數(shù)字信號(hào)布線。層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮高速信號(hào)與電源平面的回流。布局階段特別要考慮PCB上面的關(guān)鍵芯片器件擺放,如晶振位置,數(shù)字模擬電路設(shè)置,接口防護(hù)濾波電路的擺放,高頻濾波電容等擺放,PCB的接地螺釘個(gè)數(shù)和位置設(shè)置,連接器的接地管腳設(shè)置,地平面和電源平面的詳細(xì)分割等。在布線階段將重點(diǎn)考慮高速不跨分割,關(guān)鍵敏感信號(hào)的走線保護(hù),減小串繞等。
曾經(jīng)有一款產(chǎn)品由于晶振布局位置不當(dāng),靠近接口電纜導(dǎo)致電磁兼容輻射發(fā)射項(xiàng)目測(cè)試超標(biāo),就是因?yàn)樵赑CB布局階段沒(méi)有考慮好晶振這樣關(guān)鍵器件的布局!
這個(gè)階段產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)人員根據(jù)公司相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行PCB單板的設(shè)計(jì),品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段,主要針對(duì)產(chǎn)品需要滿足EMC法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)產(chǎn)品采用什么屏蔽設(shè)計(jì)方案、選擇什么屏蔽材料,以及材料的厚度提出設(shè)計(jì)方案,另外對(duì)屏蔽體之間的搭接設(shè)計(jì),縫隙設(shè)計(jì)考慮,同時(shí)重點(diǎn)考慮接口連接器與結(jié)構(gòu)件的配合。
如果我們?cè)O(shè)計(jì)一款A(yù)DSL上網(wǎng)的終端產(chǎn)品,進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就有金屬架構(gòu)或塑料機(jī)構(gòu)選擇,這對(duì)與EMC屏蔽會(huì)導(dǎo)致有完全不同的結(jié)果!另外對(duì)于金屬屏蔽結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,需要考慮接口如232、以太網(wǎng)口、USB接口連接器與結(jié)構(gòu)搭接,保證搭接阻抗足夠小,否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)EMI測(cè)試超標(biāo)!
這個(gè)階段產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員根據(jù)公司相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),品質(zhì)或?qū)iT的EMC工程師依據(jù)檢查列表進(jìn)行把關(guān)檢查。
產(chǎn)品初樣試裝
在產(chǎn)品初樣試裝階段,主要是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期總體設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,PCB布局設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)模型等各個(gè)環(huán)節(jié)的EMC設(shè)計(jì)控制措施的檢驗(yàn),看看前期提出設(shè)計(jì)方案的執(zhí)行程度;另外主要檢查檢查電路單板與結(jié)構(gòu)之間的配合,是否還存在EMC隱患,提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,便于后續(xù)做產(chǎn)品正樣的時(shí)候一起完善。
通常我們會(huì)在這個(gè)階段發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)加工工藝問(wèn)題以及設(shè)備內(nèi)部電纜走線錯(cuò)誤,需要更正。
這個(gè)階段主要是產(chǎn)品整機(jī)相關(guān)設(shè)計(jì)人員共同對(duì)產(chǎn)品樣品進(jìn)行檢視評(píng)估,檢查出加工問(wèn)題以及產(chǎn)品的EMC隱患,以便后續(xù)摸底測(cè)試與改進(jìn)版本時(shí)完善。
產(chǎn)品EMC摸底驗(yàn)證
在產(chǎn)品試裝完成后,如果沒(méi)有什么特別配合上面的問(wèn)題,就可以對(duì)樣機(jī)按照總體設(shè)計(jì)方案預(yù)設(shè)的目標(biāo)市場(chǎng)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行EMC摸底測(cè)試,看看產(chǎn)品是否能夠滿足預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求.前期設(shè)計(jì)方案能否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求都需要在這個(gè)階段驗(yàn)證出來(lái),如果還存在什么問(wèn)題就需要把存在的問(wèn)題定位出來(lái),便于產(chǎn)品在下次PCB改板和結(jié)構(gòu)正樣的時(shí)候一起優(yōu)化更改。
這個(gè)階段主要是EMC工程師共同按照產(chǎn)品銷售市場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的EMC摸底測(cè)試,如果有小問(wèn)題就進(jìn)行修改,沒(méi)有問(wèn)題就可以根據(jù)市場(chǎng)開(kāi)拓情況決定是否啟動(dòng)認(rèn)證。
產(chǎn)品認(rèn)證
如果在產(chǎn)品按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方案和方法EMC測(cè)試能夠通過(guò),那么我們可以進(jìn)行產(chǎn)品的認(rèn)證,如CE、FCC、VCCI等認(rèn)證。
5、系統(tǒng)流程法實(shí)施效果
系統(tǒng)流程法確實(shí)能夠真正幫助企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)源頭把EMC問(wèn)題解決,為企業(yè)節(jié)省大量的人力物力!目前國(guó)內(nèi)外大公司的EMC設(shè)計(jì)都采取系統(tǒng)流程法,都取得很好的實(shí)施效果,通過(guò)流程建設(shè)都基本可以達(dá)到這樣一個(gè)宗旨:EMC設(shè)計(jì)同步產(chǎn)品設(shè)計(jì),一次性把事情做好!