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文檔簡介

1、無線應用電磁兼容()是一門綜合性學科,主要研究電磁干擾和抗干擾的問題。電磁兼容性是指電子設備或系統在規定的電磁環境電平下,不因電磁干擾而降低性能,同時它電磁兼容技術在抗干擾設計中的應用重慶通信學院無線電管理教研室王振華張學平們本身產生的電磁輻射不大于檢定的極限電平,不影響其它電子設備或系統的正常運行,并達到設備與設備、系統與系統之間互不干擾、共同可靠地工作的要求。而電磁環境電平是受試設備或系統在不加電時,在規定的試驗場地和時間內,存在于周圍空間的輻射和電網內傳導信號及噪聲量值。這個電磁環境電平是由自然干擾源及人為干擾源電磁能量共同形成的。裝備和系統的研發部門在設計階段就著手解決電磁兼容問題是十

2、分重要的。國內外大量的經驗表明,在產品的研制生產過程中越早注意解決電磁兼容性,則越可以節約人力與物力。如圖所示可知,在設計階段解決問題,不僅可以降低成本,降低解決問題的難度,同時也大大縮短了系統研制的時間。目前,電子器材用于各類電子設備和系統仍然以印制電路板為主要裝配方式。實踐證明,如果印制電路板設計不當,即使電路原理圖設計正確,也會對電子設備的可靠摘要從板的電磁兼容性()分析入手,分別就板的拓撲布局、地線設計、電源線布置等方面較詳細地討論了印制電路板設計中抑制干擾及實現電磁兼容的方法。性產生不利影響。所以,保證印制電路板的電磁兼容性是整個系統設計的關鍵。中常見的電磁干擾1要解決設計中的電磁兼

3、容問題,首先應該了解關鍵詞印制電路板()抗干擾電磁兼容中各種電磁干擾的產生機理和傳播途徑,然后才能依此提出相應的解決方案。通常中存在的電磁干擾有:傳導干擾、串音干擾以及輻射干擾。產生干擾的根源是電路中電壓或電流的變化。傳導干擾傳導干擾主要通過導線耦合及共模阻抗耦合來影響其它電路。例如噪音通過電源電路進入某一系統,所有使用60中國無線電無線應用該電源的電路就會受到影響。圖表示的是噪音通過共模阻抗耦合,電路與電路共同使用一根導線獲取電源電壓和接地回路,如果電路的電壓突然需要升高,那么電路的電壓必將因為共用電源以及兩回路之間的阻抗而降低。對于地回路也是如此。輻射干擾輻射干擾是由于空間電磁波的輻射而引

4、入的干擾。中的輻射干擾主要是電纜和內部走線間的共模電流輻射干擾。當電磁波輻射到傳輸線上時,將出現場到線的耦合問題。沿線引起的分布小電壓源可分解為共模()和圖各個階段解決問題的效費比差模()分量。共模電流指兩導線上振幅相差很小而相位相同的電流,差模電流則是兩導線上振幅相等而相位相反的電流。抗干擾設計中的應用由于板上的電子器件密度越來越大,走線越來越窄,信號的頻率越來越高,不可避免地會引入(電磁兼容)和(電磁干擾)的問題。所以,設計目的是使板上各部分電路之間沒有干擾或將干擾減少到最低,并使印制板對外的傳導發射和輻射發射盡可能降低,達到有關標準要求。外部的傳導干擾和輻射干擾對板上的電路基本無影響,實

5、際上在設計中采取正確的措施常常能同時起到抗干擾和抑制發射的作用。印制電路板的選取印制電路板有單面、雙面和多層板之分。單面和雙面板一般用于低、中密度布線的電路和集成度較低的電路;多層板適用于高密度布線、高集成度芯片的高速數圖共模阻抗耦合字電路。對于信號頻率較高、器件較密集的印制電路板,盡量串音干擾串音干擾是一個信號線路干擾另一鄰近的信號路徑。它通常發生在鄰近的電路和導體上,用電路和導體的互容和互感來表征。例如,上某一帶狀線上載有低電平信號,當平行布線長度超過時,就會產生串音干擾。由于串音可以由電場通過互容、磁場通過互感引起,所以考慮帶狀線上的串音問題時,最主要的問題是確定電場(互容)、磁場(互感

6、)耦合哪個是主要的因素。選用四層或四層以上的印制電路板。從電磁兼容的角度來說,多層板可以減小線路板的電磁輻射并提高線路板的抗干擾能力。因為在多層板設計中,可以設置專門的電源層和地層,使信號線與地線之間的距離僅為印制電路板的層間距離。這樣,板上所有信號的回路面積就可以降至最小,從而有效減小差模輻射。元器件布局中國無線電61無線應用良好的布局是電子產品具有良好性能的關鍵,這就要求設計工程師對產品設計的原理、布線規則、電磁兼容控制技術有深刻理解和豐富經驗。電路中元件的布局直接影響電磁兼容和抗擾度特性。從頻率而言是先高頻電路,再中頻電路,最后低頻電路;而從邏輯速度而言,是先高速邏輯電路,再中速邏輯電路

7、,最后是低速邏輯電路。在印制板中布置高速、中速和低速邏輯電路時,應按圖的方式排列器件。圖混合電路元件布局射。因此,高速器件頻率大于或上升時間小于的器件在印制電路板上的走線要盡可能短。()驅動器應緊靠連接器,避免信號在板上長距離走線,耦合不必要的干擾信號。地線的布置數字電路與模擬電路的共地處理在處理由數字電路和模擬電路混合構成的板時,布線時要特別注意地線上的噪音干擾。對地線來說,整個對外界只有一個結點,所以必須在內部處理數、模共地的問題,而在板內部數字地和模擬地必須是分開的,只是在與外界接口處(如插頭等)有一點短接。模擬地線、數字地線在接往公共地線時要通過高頻扼流環節。在實際裝配中高頻扼流環節用

8、的是中心孔穿、有導線的高頻鐵氧體磁芯,在電路原理圖上一般不予表達。邏輯地和模擬地要分開布線,將它們各自地線分別與相應的電源地線相連。盡量加粗模擬地,盡量加大其引出端的接地面積。正確選擇單點接地與多點接地在低頻電路和中頻電路中,為降低電路環流對干擾的影響、地線阻抗的影響,分別采用單點接地與就近多點接地。元器件布局時,注意以下幾點可以避免出現許多的電磁兼容問題:()發熱元件遠離關鍵集成電路。()某些敏感器件例如鎖相環,對噪音干擾特別敏感,則給予更高隔離度。()連接器及其引腳應根據元器件在板上的位置確定,所有連接器最好放在印制板的一側,盡量避免從兩側引出電纜,以便減小共模電流輻射。()注意印制板與元

9、器件的高頻特性:在高頻情況下,印制線路板上的引線、過孔、電阻、電容和接插件的分布電感與電容等不可忽視。電阻對高頻信號產生的反射,會對引線的分布電容起作用,當引線長度大于噪聲頻率相應波長的時,就會產生天線效應,噪聲通過引線向外發數字電路地線數字電路地線構成閉環路。隨著頻率的增高,地線阻抗變得越來越大,接地電位隨著電流的變化而起伏不定,造成信號電平不穩。因此對數字電路的可用寬的地導線組成一個回路,構成一個電網來使用(模擬電路的地不能這樣使用),以盡量降低地線阻抗。對復雜的電路來說,最好的方法是設計成多層板,采用一個信號層配一個地線層,這樣能有效地解決高頻電路的信號完整性問題。電源線的布置電源線設計

10、對工作的抗干擾性影響很大。影響電源的因素有兩個:一個是電源內阻,一個是電源信號回流62中國無線電無線應用路徑。電源內阻并非普通意義上所指的電阻,我們平時所見到的導體由于大多用在低頻的場合,所以一般只注意到其電阻效應。電感跟電阻差不多,在導體里有無數個微分電感串聯和并聯,導體面積增大時相當于并聯的微分電感增多,總電感量減少;當導體的長度增大時相當于串聯的微分電感增多,總電感量增加。在低頻時電感效應不明顯,隨著頻率的增加,在供電路徑上的電感會呈現一個較大的阻抗,將會耗費部分電壓。這意味著芯片得不到足夠的供電電壓,信號的擺幅也會跟著跌低,有可能無法保證一個有效的脈沖方波,即高頻電路里所說的地彈。為了

11、盡量避免地彈,必須保證每個芯片的耗電引腳都有濾波電容,盡量降低電源內阻。具體做法是電源平面盡量保持完整,達到電感最??;多層板中設置專用的電源層,電源層和地層相鄰放置,以得到更大的對地電容,如此可以進一步降低電源內阻,抑制和屏蔽電源路徑上的噪聲。地線、電源線、信號線寬度設計瞬變電流在印制導線上所產生的沖擊干擾主要是由印制導線的電感成分造成的,因此應盡量減小印制導線的電感量。印制導線的電感量與其長度成正比,與其寬度成反比,因此短而寬的導線對抑制干擾是有利的。一般情況下,地線應比電源線寬,它們之間的關系是:地線電源線信號線;通常信號線寬為,最小寬度可達,電源線為,接地線的寬度應大于,使它能通過三倍于印制電路板的最大允許電流

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