书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 46
上传文档赚钱

类型06PCB的电磁兼容设计要点课件.ppt

  • 上传人(卖家):晟晟文业
  • 文档编号:4981009
  • 上传时间:2023-01-30
  • 格式:PPT
  • 页数:46
  • 大小:428.50KB
  • 【下载声明】
    1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    3. 本页资料《06PCB的电磁兼容设计要点课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
    4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
    5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
    配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    06 PCB 电磁 兼容 设计 要点 课件
    资源描述:

    1、第六章 PCB的电磁兼容设计 地线和电源线上的噪声Q1Q2Q3Q4R4R2R3R1VCC被驱动电路被驱动电路ICCI驱动驱动I充电充电I放电放电IgVg电源线、地线噪声电压波形输出ICCVCCIgVg1324寄生电容地线干扰线路板走线的电感 L=0.002S(2.3lg(2S/W)+0.5 HWSL=(L1L2-M2)/(L1+L2-2M)若:若:L1=L2L=(L1+M)/2MII地线网格n地线网格:地线网格:在双层板的两面布置尽量多的平行地线,一面水平线,另一面垂直线,然后在它们交叉的地方用过孔连接起来。虽然从上面的分析中知道:平行导体的距离远些,减小电感的作用更大,但是考虑到每个芯片的近

    2、旁应该有地线,往往每隔11.5cm布一根地线。n地线网格的制作方法:地线网格的制作方法:制作地线网格的一个关键是在布信号线之前布地线网格,否则是十分困难的。尽管地线要尽量宽,但是除了作为直流电源主回路的地线由于要通过较大的电流,需要有一定的宽度外,地线网格中的其它导线并不需要很宽,即使有一根很窄的导线,也比没有强。电源线噪声的消除电源线电感电源线电感去藕电容去藕电容这个环路尽量小这个环路尽量小电源去耦电容的正确布置尽量使电源线与地线靠近尽量使电源线与地线靠近 去耦电容的选择C=dI dt dVZf1/2 LC各参数含义:各参数含义:在时间在时间dt内,电源线上出内,电源线上出现了瞬间电流现了瞬

    3、间电流dI,dI导致导致了电源线上出现电压跌落了电源线上出现电压跌落dV。n最小容量:最小容量:储能电容的容量太小时,同样不能达到预期的效果。但这是因为储能不足造成的。储能电容的最小容量用下面公式计算:n C=dI dt/dVn式中,dV是在时间dt内,瞬变电流dI造成的电压瞬间跌落。n这个公式仅是概念性的,在实践中,常常采用试验的方法确定最佳电容值。根据试验,对14和16脚的芯片,4701000pF的电容具有最好的效果。n储能电容的种类:储能电容的种类:与滤波电容相同,要选择低电感的高频电容。例如瓷片电容或独石电容。n噪声电压控制的目标:噪声电压控制的目标:应设法使地线上任何两点的噪声电压,

    4、电源线对地的噪声电压,小于500mV。增强去耦效果的方法增强去耦效果的方法电源电源地地铁氧体铁氧体注意铁氧体安装的位置注意铁氧体安装的位置接地线面接地线面细线细线粗线粗线用铁氧体增加用铁氧体增加电源端阻抗电源端阻抗用细线增加电用细线增加电源端阻抗源端阻抗线路板的两种辐射机理差模辐射差模辐射共模辐射共模辐射电流环电流环杆天线杆天线n辐射源:辐射源:线路板的辐射主要产生于两个源,一个是PCB走线,另一个是I/O电缆。根据辐射驱动电流的模式,辐射分为差模辐射和共模辐射两种。n 差模辐射:差模辐射:电路工作电流在信号环路中流动,这个信号环路会产生电磁辐射。由于这种电流是差模的,因此信号环路产生的辐射称

    5、为差模辐射。n 共模辐射:共模辐射:当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时,在两者之间就会产生电流。即使两者之间没有任何导体连接,高频电流也会通过寄生电容流动。这种电流称为共模电流,它所产生的辐射称为共模辐射。在电子设备中,电缆的辐射主要以共模辐射为主。电流环路产生的辐射近场区内近场区内:H=IA/(4 D3)A/m E=Z0IA/(2 D2)V/m ZW=Z0(2 D/)远场区内远场区内:H=IA/(2D)A/m E=Z0 IA/(2D)V/m ZW=Z0=377 AI随频率、距离增加而增加 Z0 f、D导线的辐射近场区内近场区内:H=I L/(4 D2)A/m E=Z0I L /(8

    6、 2 D3)V/m ZW=Z0(/2 D)远场区内远场区内:H=I L/(2 D)A/m E=Z0 I L /(2 D)V/mI L随频率、距离增加而减小 Z0 f、D实际电路的辐射ZGZLVZC=ZG+ZL近场:近场:ZC 7.9 D f E=7.96VA/D3 (V/m)ZC 7.9 D f,E=63 I A f/D2 (V/m)H=7.96IA/D3 (A/m)远场:远场:E=1.3 I A f 2/D (V/m)H=E/(120)(A/m)环路面积环路面积=AI常用的差模辐射预测公式考虑地面反射时:考虑地面反射时:E=2.6 I A f 2/D (V/m)脉冲信号差模辐射的频谱频谱包络

    7、线频谱包络线差模辐射频率特性线差模辐射频率特性线脉冲的差模辐射包络线脉冲的差模辐射包络线 1/d 1/tr40dB/decfff-20dB/dec-40dB/dec E=2.6 I A f 2/D EdB=20lg(2.6 I A/D)+40lg f 40dB/dec20dB/dec不同逻辑电路为了满足EMI指标要求所允许的环路面积逻辑 系列 上升时间 电流 不同时钟频率允许的面积(cm2)4MHz 10 30 100 4000B 40 6 1000 400 74HC 6 20 50 45 18 6 74LS 6 50 20 18 7.2 2.4 74AC 3.5 80 5.5 2.2 0.7

    8、5 0.25 74F 3 80 5.5 2.2 0.75 0.25 74AS 1.4 120 2 0.8 3 0.15 仅代表了一个环路的辐射情况,若有N个环路辐射,乘以 N。因此,可能时,分散时钟频率。几点说明n说明说明1:表中仅对单个环路的辐射进行了计算,如果n个环路的信号频率相同,则它们辐射的频率也相同,强度叠加,则总辐射正比于 n。因此,在设计电路时,尽量避免使用同一个时钟来获得不同的同步信号。如果,各个环路中电流的频率不同,则没有叠加的关系。n说明说明2:绝不意味着只要电路满足了这个条件(多个环路时,考虑叠加),PCB就能满足EMI指标要求。因为线路板的辐射不仅有差模辐射,还有共模辐

    9、射。而共模辐射往往比差模辐射更强。n说明说明3:如果线路板上某个环路不满足这些条件,则PCB肯定会产生超标电磁辐射。如何减小差模辐射?E =2.6 I A f 2 /D低通滤波器低通滤波器布线n减小差模电流减小差模电流 I:在保证电路功能的前提下,尽量使用低功耗的芯片。当较长的导线上有较大的电流时,用缓冲器减小电流。n降低频率降低频率f:当电路功能允许时,尽量使用低速芯片。因此降低电路的频率的做法在许多场合是受到限制的。关于降低电路的频率,要用如下的概念来理解:n1 延长上升时间延长上升时间n2 滤除滤除 1/t r 频率以上的频率频率以上的频率n控制差模电流的环路面积:控制差模电流的环路面积

    10、:通过减小信号环路面积能够有效地减小环路的辐射。控制信号环路面积从两个方面入手,一个是在选用芯片时尽量选用大规模集成电路,表面安装形式的芯片,不使用安装座等,另一方面,在线路板布线时,尽量控制信号回路的面积。电路中的强辐射信号 1 10 100 1000 1 10 100 1000dB V/mdB V/m所有电路加电工作所有电路加电工作只有时钟电路加电工作只有时钟电路加电工作电流回路的阻抗LRIZ=R+j LL=/I A单层或双层板如何减小环路的面积n减小回路面积的方法:减小回路面积的方法:一种简单的方法是在关键信号线边上布一条地线,这条地线应尽量靠近信号线。这样就形成了较小的回路面积,减小差

    11、模辐射和对外界干扰的敏感度。根据前面的分析,当在信号线的旁边加一条地线后,就形成了一个面积最小的回路,信号电流肯定会取道这个回路,而不是其它地线路径。n如果是双层线路板,可以在线路板的另一面,紧靠近信号线的下面,沿着信号线布一条地线,地线尽量宽些。这样形成的回路面积等于线路板的厚度乘以信号线的长度。不良布线举例68HC1174HC00AB连接连接A、BE时钟随便设置的地线没有用在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是在线路板上没有布线的地方全部铺上地线是EMC设计吗?设计吗?多层板能减小辐射信号信号1电源层电源层地线层地线层信号信号2低频高频DC0.5 1 10 100 1G110地线面的阻抗,

    12、地线面的阻抗,m/平方平方地线面具有很小的地线阻抗地线面具有很小的地线阻抗地线面上的缝隙的影响模拟地模拟地数字地数字地A/D变换器L75mm25mmL :0 10cm VAB:15 75mVAB线路板边缘的一些问题关键线(时钟、射频等)产生较强辐射无地线电源层地线层20H扁平电缆的使用地线一部分信号回流经过一部分信号回流经过ABCDABCD最好最好较好较好差差较好,但端接困难较好,但端接困难扁平电缆这两处都有地线这两处都有地线共模电流的测量共模电流的测量电流卡钳电流卡钳频谱分析仪频谱分析仪VdB VICM被测电流被测电流 IV传输阻抗:传输阻抗:ZT=V/I 怎样减小共模辐射 E=1.26 I

    13、 L f /D 共模滤波共模滤波共模扼流圈共模扼流圈减小共模电压减小共模电压使用尽量使用尽量短的电缆短的电缆共模滤波共模滤波电缆屏蔽电缆屏蔽n电缆长度控制:电缆长度控制:n减小共模电流:减小共模电流:1 增加共模电流环路的增加共模电流环路的阻抗;阻抗;2 减小共模电压阻抗减小共模电压阻抗n减少电缆上的高频共模电流减少电缆上的高频共模电流n屏蔽电缆:屏蔽电缆:平衡接口电路+Vcc-Vcc+V-VZ0/2Z0/2增加共模回路的阻抗PCBPCB共模回路共模回路改善量改善量=20lg(E1/E2)=20lg(ICM1/ICM2)=20lg(VCM/ZCM1)/(VCM/ZCM2)=20 lg (ZCM

    14、2/ZCM1)=20 lg (1+ZL/ZCM1)dBI/O接口布线的一些要点干净区域滤波电容电源线连接地线连接信号滤波器信号滤波器隔离变压器/光耦隔离器桥壕沟壕沟时钟电路、高速电路滤波器电容量的选择R负载R源电容合适电容过大 低速接口10 100kB/s 高速接口 2MB/s低速CMOS TTL上升时间 tr 0.51s 50ns 100ns 10ns带宽 BW 320kHz 6MHz 3.2MHz 32MHz总阻抗 R 120 100 300 100150最大电容 C 2400pF 150pF 100pF 30pF不同屏蔽层的传输阻抗102 103 104 105 106 107 1080

    15、.0010.010.1110100100010000传输阻抗(传输阻抗(m /m)Hz铝箔铝箔单层编织单层编织最佳单层编织最佳单层编织双层编织双层编织双层编织双层编织+一层一层 金属金属双层编织+双层金属实心铜实心铜屏蔽层的错误接法CM电缆屏蔽层的正确端接利用机械力将屏蔽层压紧金属连接器护套指形簧片护套与屏蔽层端接导电弹性衬垫连接器上紧螺纹航空连接器D形连接器线路板上的局部屏蔽利用一层铜箔做屏蔽盒面屏蔽盒的接地间隔 /20所有穿出屏蔽盒的导线经过滤波片状电容n确定屏蔽区域的原则如下:n1 穿过屏蔽区域界面的导线尽量少;n2 穿过屏蔽区域界面的导线要可滤波PCB板 层的排布一般原则:1.元件面下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层以及为顶层布线提供参考平面;2.所有信号层尽可能与地平面相邻;3.尽量避免两信号层直接相邻;4.主电源尽可能与其对应地相邻;

    展开阅读全文
    提示  163文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:06PCB的电磁兼容设计要点课件.ppt
    链接地址:https://www.163wenku.com/p-4981009.html

    Copyright@ 2017-2037 Www.163WenKu.Com  网站版权所有  |  资源地图   
    IPC备案号:蜀ICP备2021032737号  | 川公网安备 51099002000191号


    侵权投诉QQ:3464097650  资料上传QQ:3464097650
       


    【声明】本站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是网络空间服务平台,本站所有原创文档下载所得归上传人所有,如您发现上传作品侵犯了您的版权,请立刻联系我们并提供证据,我们将在3个工作日内予以改正。

    163文库