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    抑制PCB干擾,如何在源頭上把EMI減到最小

    發布時間:2018-04-16 來源:EDA設計智匯館 責任編輯:lina

    【導讀】抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt,di/dt。這是抗干擾設計中最優 先考慮和最重要的原則,常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯電容來實現。減小干擾源對高速電路有著十分重要的作用,下面我們來看下怎么在源頭上把EMI減到最小。


    一、切斷干擾傳播
     
    按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號的頻帶不同,可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播,有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大,要特別 注意處理。所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離,用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。

    二、屏蔽干擾
     
    (1)一般來說,在PCB設計中我們通常采用大電流開關線,高頻線兩側,要布滿地線,用來屏蔽電磁干擾的發射。也用來屏蔽外界雜波對數據線的干擾
     
    (2)利用屏蔽體隔離可以對元部件、電路或系統等外部的干擾電磁波和內部電磁波均起著吸收能量(渦流損耗)、反射能量(電磁波在屏蔽體上的界面反射)和抵消能量(電磁感應在屏蔽層上產生反向電磁場,可抵消部分干擾電磁波)的作用,所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。 當干擾電磁場的頻率較高時,利用低電阻率的金屬材料中產生的渦流,形成對外來電磁波的抵消作用,從而達到屏蔽的效果。當干擾電磁波的頻率較低時,要采用高導磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內部,防止擴散到屏蔽的空間去。在某些場合下,如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時,往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。
     
    (3)導電漆.EMI導電漆噴涂技術具有高導電性、高電磁屏蔽效率、噴涂操作簡單(同表面噴漆操作一樣只須要在塑膠外殼內噴上薄薄一層導電漆)等特點,廣泛應用于通訊制品(移動電話)、電腦(筆記本)、便攜式電子產品、消費電子、網絡硬件(服務器等)、醫療儀器、家用電子產品和航天及國防等電子設備的EMI屏蔽。適用于各種塑膠制品的屏蔽(PC、PC+ABS、ABS等)。噴涂導電漆解決了因做金屬屏蔽罩受空間限制、操作、成本壓力的限制,因其導電漆噴涂操作極其簡單,做到了塑膠金屬化
     
     
    三、消除干擾
     
    (1)在電路設計方面進行優化
     
    增加濾波電路、抗干擾電路和電源去耦電路等。這些電路原則上要簡單、實用,因為增加復雜的電路,不僅會增加材料成本,而且相應會降低產品的可靠性,同時又可能產生新的干擾。在有些IC對電源噪音很敏感的情況下,還可以采用4個電容器和一個隔離電感來確保濾除所有的噪音。4個電容大小的選擇要根據干擾信號的頻率范圍以及其自身的諧波頻率和它的引腳電感來確定。相應的電容值較小
     
    的電容濾除較高頻率的干擾,而相應的電容值較大的電容適合于濾除較低頻率的噪聲信號。電感L則無法使高頻噪聲從電源耦合到芯片中,通常選擇
     
    10μH左右的色環電感,同時這些電容的排列順序應是:電容越小越盡可能靠近IC引腳。
     
    (2)為了消除PCB內的射頻電流,磁通量消除或磁通量最小化是個比較常用的概念。因為磁通線在傳輸線中,以逆時鐘方向運行,如果我們使射頻回傳路徑,平行且鄰近于來源端的走線,在回傳路徑(逆時鐘方向的場)上的磁通線,與來源端的路徑(順時鐘方向的場)做比較,它們的方向是相反的。當我們將順時鐘方向的場和逆時鐘方向的場相互組合時,可以產生消除的效果。如果在來源端和回傳路徑之間,不需要的磁通線能夠被消除或減至最少,則輻射或傳導的射頻電流就不會存在,除非是在走線的極小邊界上。主要的消除磁通量技巧有:
     
    1將組件的塑料封裝內部所產生的磁通線,捕捉到0V的參考系統中,以降低組件的輻射量。
     
    2警慎選擇邏輯組件,盡量減少組件和走線所輻射的射頻頻譜分布量。可以使用訊號緣變化率(edge rate)比較慢的裝置。
     
    3藉由降低射頻驅動電壓,來降低走在線的射頻電流。
     
    4降低接地噪聲電壓,此電壓存在于供電和接地平面結構中。
     
    5當必須推動最大電容負載,而所有裝置的腳位同時切換時,組件的去耦合(decoupling)電路必須充足。
     
    6必須將頻率和訊號走線做妥善的終結,以避免發生阻尼振蕩(ringing)、電壓過高(overshoot)、電壓過低(undershoot)。
     
    7將頻率走線(clock trace)繞到回傳路徑接地平面(多層PCB)、接地網格(ground grid)的附近,單側和雙側板可以使用接地走線,或安全走線(guard trace)。



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