最重要的EMC設計準則

2021-10-22 17:07:51 字數 1998 閱讀 8922

設計準則2:不要**,縫隙或切開訊號返回平面

設計準則3:不要在聯結器之間找到高速電路

設計準則4:控制訊號轉換時間

這個簡單的規則幾乎在每個人的emc準則列表中,但是它經常被忽略或妥協,以支援其他準則。通常,電路板設計人員甚至都不知道訊號電流流向何處。數位電路設計人員喜歡根據電壓來考慮訊號。訊號完整性和emc工程師必須考慮訊號的電流。

每個優秀的電路設計人員都應了解兩點有關訊號電流的知識。

1.訊號電流總是返回其源極(即電流路徑始終是迴路)

2.訊號電流通過阻抗最小的路徑。

在兆赫茲頻率或更高頻率下,訊號電流路徑相對容易識別。這是因為在高頻下阻抗最小的路徑通常是電感最小的路徑,這通常是使環路面積最小的路徑。電流返回盡可能接近輸出電流的路徑。在低頻(通常為khz頻率及以下)下,阻抗最小的路徑往往是阻抗最小的路徑。低頻電流更難追蹤,因為它們會分散開來。重要的電流返回路徑可能與輸出電流路徑相距較遠。

當然,在某些情況下,可能需要在返回平面上放置乙個適當放置的間隙。但是,這些情況相對很少見,並且總是需要控制低頻電流的流動。最安全的經驗法則是為返回所有訊號電流提供乙個固體平面。如果您希望特定的低頻訊號易受干擾或能夠干擾電路板上的電路,請在單獨的層上使用走線將電流返回至其源極。通常,切勿**,拉開或切割電路板的訊號返回平面。如果您確信為防止低頻耦合問題需要一定的間隙,請尋求專家的建議。不要依賴設計準則或應用說明,也不要嘗試實施在其他人中「有效」的方案。

在實驗室中評估或評估過的電路板設計中,這是我們遇到的最常見的問題之一。許多簡單的電路板設計本來可以毫無問題地滿足emc的要求,而無需付出額外的成本或精力,但由於違反了這一簡單的規則,最終對它們進行了嚴格的遮蔽和過濾。

為什麼聯結器的位置如此重要?在幾百兆赫茲以下的頻率下,波長約為一公尺或更長。印刷電路板上的任何可能的天線本身往往在電氣上很小,因此效率很低。但是,連線到板上的電纜或其他裝置可以用作相對有效的天線。

流經走線並通過實心平面返回的訊號電流會導致平面上任意兩點之間的電壓差很小。這些電壓差通常與平面中流動的電流成正比。當所有聯結器都沿著電路板的乙個邊緣放置時,它們之間的電壓往往可以忽略不計。但是,位於聯結器之間的高速電路很容易在聯結器之間產生幾毫伏或更大的電位差。這些電壓可將電流驅動到連線的電纜上,從而導致產品超出輻射要求。

時鐘速度為100 mhz的電路板絕不能滿足2 ghz的輻射要求。格式正確的數碼訊號在較低的諧波頻率中將具有大量的功率,而在較高的諧波中將沒有那麼多的功率。最好通過減慢數碼訊號的躍遷時間來控制高次諧波頻率中的功率。雖然過渡時間過長會導致訊號完整性和散熱問題,但在這些相互競爭的要求之間必須達到工程上的折衷。轉換時間大約為乙個位元週期的20%,可產生乙個合理的好看的波形,同時將串擾和輻射發射引起的問題降至最低。根據應用的不同,轉換時間可能需要大於或小於位元週期的20%,

在數字邏輯中,有三種常見的控制上公升和下降時間的方法。

使用具有受控擺率的邏輯系列。

將電阻或鐵氧體與裝置的輸出串聯。

將電容器與裝置輸出併聯。

首選的控制壓擺率邏輯通常是最有效的選擇,尤其是在驅動匹配端接時。但是,大多數設計良好的板上的大多數邏輯電路都將具有電容性端接。使用串聯電阻來控制這些電路的上公升時間可為設計人員提供更多控制權,並且通常成本更低。鐵氧體也可能有效,但成本更高,並且提供的控制量要少於電阻器。電容器實際上可以增加源裝置汲取的高頻電流量,並且在大多數情況下不是過渡時間控制的合適選擇。

請注意,通過阻止返回路徑中的電流流動來嘗試減慢或濾波單端訊號絕不是乙個好主意。例如,永遠不要故意在返回平面的間隙上走過一條低速走線,或者將鐵氧體放在地面上,以試圖濾除高頻雜訊。

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