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            電路板級的電磁兼容設計

            作者: 時間:2011-10-08 來源:網(wǎng)絡 收藏
            速信號通道時,過孔應該被保持到絕對的最小。對于高速的并行線(例如地址和數(shù)據(jù)線),如果層的改變是不可避免,應該確保每根信號線的過孔數(shù)一樣。

            b) 45度角的路徑

            與過孔相似,直角的路徑轉(zhuǎn)動應該被避免,因為它在內(nèi)部的邊緣能產(chǎn)生集中的電場。該場能產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的躁聲,因此,當轉(zhuǎn)動路徑時全部的直角路徑應該采用45度的。 圖25是45度路徑的一般規(guī)則。

            c) 短截線

            短截線產(chǎn)生反射,同時也潛在增加波長可分的天線到電路的可能。雖然短截線長度可能不是任何在系統(tǒng)的已知信號的波長的四分之一整數(shù),但是附帶的輻射可能在短截線上產(chǎn)生共鳴。因此,避免在傳送高頻率和敏感的信號路徑上使用短截線。


            d) 星型的信號排列

            雖然星型排列適用于來自多個PCB印制電路版的地線連接,但它帶有能產(chǎn)生多個短截線的信號路徑。因此,應該被避免用星型排列于高速和敏感的信號上。

            e) 輻射型信號排列

            輻射型信號排列通常有最短的路徑,以及產(chǎn)生從源點到接收器的最小延遲,但是這也能產(chǎn)生多個反射和輻射干擾,所以應該被避免用輻射型排列于高迅和敏感的信號上。

            f) 不變的路徑寬度

            信號路徑的寬度從驅(qū)動到負載應該是常數(shù)。改變路徑寬度對路徑阻抗(電阻,電感,和電容)產(chǎn)生改變,從而,能產(chǎn)生反射和造成線路阻抗不平衡。所以最好保持路徑的寬度不變。

            g) 洞和過孔密集經(jīng)過電源和地面位面的過孔的密集會在接近過孔的地方產(chǎn)生局部化的阻抗差異。這個區(qū)域不僅成為信號活動的“熱點”,而且供電面在這點是高阻,象射頻電流一樣低效。

            h) 切分孔隙

            與洞和過孔密集相同,切分孔隙(即長洞或?qū)捦ǖ溃┰陔娫次幻婧偷匚幻娣秶鷥?nèi)產(chǎn)生不一致的區(qū)域,并且就象防護物一樣減少他們的效力,也局部性地遞增電源位面和地位面的阻抗

            接地金屬化的模具

            所有的金屬化的模具應該被連接到地,否則,這些大的金屬區(qū)域能充當輻射天線。

            j) 最小化環(huán)面積

            保持信號路徑和它的地返回線緊靠在一起將有助于最小化地環(huán),因而,避免潛在的天線環(huán)。對于高速單端信號,有時如果信號路徑?jīng)]有沿著低阻的地位面走,地線回路可能也必須沿著信號路徑(如圖27)。

            PCB 例1

            圖28說明了洗衣機的典型印制板電路的一些改進措施

            PCB 例2

            圖29說明了空氣調(diào)節(jié)器的典型印制電路板電路的一些改進措施


            附錄 A:術(shù)語表

            電磁的兼容性(EMC)

            由于的原因,工作在規(guī)定的電磁環(huán)境安全范圍內(nèi)的電氣和電子的系統(tǒng)、裝置和設備,他們的設計水平或性能上沒有造成不可接受的下降,這種能力就是性。(ANSI C64。14-1992)。

            (EMI)

            性的缺乏,其沖突的本質(zhì)就是兼容性的缺乏。就是這樣一個過程,在這個過程中分裂的電磁能量從一個電子設備傳輸?shù)搅硗庖粋€,這種傳輸經(jīng)由輻射或傳導路徑完成(或同時經(jīng)由兩者)。通常,這個術(shù)語特指的是射頻信號。電磁干擾能發(fā)生在“直流直到日光”的頻率范圍內(nèi)。

            輻射性散發(fā)

            是射頻能量的組成它通過如同電磁場一樣的媒介傳送。射頻能量通常通過自由空間傳送;然而,其他模式的場傳送也可能發(fā)生。

            傳導性散發(fā)

            是射頻能量的組成,它通過如同導波一樣的媒介傳送,一般通過金屬絲或互連電纜進行。

            抗干擾性

            當維持在預先確定的性能水平時,設備或系統(tǒng)抵擋電磁干擾能力的相對度量。

            靜電的放電(ESD)

            當兩個不同電位的物體在彼此接近或直接接觸時,產(chǎn)生的電荷轉(zhuǎn)移。這種被觀察到的現(xiàn)象是高壓脈沖,高壓脈沖可能使敏感的設備遭到損壞或失去功能。盡管閃電在量級上與高壓脈沖不同,但術(shù)語靜電放電通常被用于安培數(shù)較小的事件中,更特指那些人為引發(fā)的事件。

            抗輻射性

            產(chǎn)品抵抗來自自由空間傳播的電磁能量的相對能力。

            抗導體性

            抵抗經(jīng)過外部的電纜,電線穿透它的電磁能量的產(chǎn)品相對能力,輸入/輸出互相連接的電磁能量。如果連接不正確的話,電磁干擾(EMI) 可能增加一倍。

            易損性

            某一電子裝置或系統(tǒng)易受干擾,易受損壞,易受被附近電磁場或信號的電磁干擾(EMI)。 它是易損的,缺乏抵抗能力

            附錄 B:抗擾性測量標準測

            抗靜電釋放性 (IEC) 1000-4-2

            該測試的目的主要是驗證對因物體或人或裝置的接近或接觸而產(chǎn)生的靜電釋放(ESD)的抵抗能力。物體或人的內(nèi)部能累積達到高于15kv電壓的靜電電荷。經(jīng)驗表明許多不明原因的故障和損害很可能是ESD引起的。通過從ESD模擬器放電到EUT的表面和EUT附近,測試儀器(EUT)來獲取ESD的活動。放電的嚴重水平在由制造商準備的產(chǎn)品標準和EMC測試計劃中明確定義。EUT在它所有的操作模態(tài)中檢查功能故障或干擾。通過//失敗的標準必須在EMC測試計劃中被定義同時由產(chǎn)品的制造商決定。

            抗瞬態(tài)導電性(EFT/B) IEC 1000-4-4

            該測試的目的主要是驗證EUT對可能由感性負載或者接觸器產(chǎn)生的快速上升時間的瞬態(tài)短持續(xù)時間沖擊的抵抗能力。這種測試脈沖的快速上升時間和重復的本質(zhì)導致了這些尖峰信號容易穿透EUT的電路并可能干擾EUT的操作。瞬態(tài)直接作用于總電源和信號線的電容率。在其他的抗擾性測試中,應當使用一般操作的配置,按照通過/失敗的標準對EUT進行監(jiān)視。

            抗電磁場輻射性 EC 1000-4-3

            該測試的目的主要是驗證產(chǎn)品對收音機,無線電收發(fā)機,移動GSM/AMPS的電話,和各種不同的來自工業(yè)電磁源產(chǎn)生的電磁場的抗干擾能力。假如系統(tǒng)沒有屏蔽,電磁場輻射能夠耦合在接口電纜上并通過該傳導路徑進入電路;或者它能直接耦合道印制電路的接線處。當射頻電磁場的幅度足夠大的話,感應電壓和解調(diào)載波能影響裝置的正常操作。

            抗幅射性測試的運行

            這個測試的運行通常是最長的和最困難的,需要非常昂貴的儀器和相當?shù)慕?jīng)驗。相較其他的抗擾性測試,必須將由制造商定義的成功/失敗標準和書面的測試計劃送到測試室。在把EUT送入輻射場時,EUT必須設置在正常的操作和最敏感的模態(tài)中。當EUT暴露在頻率超過要求的80MHz到1GHz頻率范圍的分級干擾場內(nèi)時,測試房間內(nèi)必須建立正常操作。某些抗干擾標準從27MHz開始。

            嚴重等級

            該標準通常對抗擾性水平有1V/m,3V/m或10V/m的要求。然而設備的規(guī)格也許在特定的“問題(干涉)頻率”上有它們自己的要求。產(chǎn)品的抗輻射電平如何才適當是制造商的興趣所在。

            統(tǒng)一現(xiàn)場要求

            新的抗擾性標準EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在測試樣本的基礎(chǔ)上建立一個統(tǒng)一的測試環(huán)境。該測試環(huán)境是在一個由鐵氧體吸收器構(gòu)成的瓦排列的無回聲房間內(nèi)實現(xiàn)的,鐵氧體瓦用于阻礙反射和共振以便能夠在室內(nèi)建立一個統(tǒng)一的測試現(xiàn)場。這克服了在傳統(tǒng)的無襯里房間那由于反射和場梯度引起的突然和經(jīng)常性的不可重復的測試錯誤。(半無回聲房間也是一個對要求精確的室內(nèi)非正常環(huán)境的輻射散發(fā)進行測量



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