青青国产在线播放_av国产乱码一区二区三_久久亚洲精品系列网站_亚洲一区综合色_影院国产精品首页

在PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中，需要注意的主要問(wèn)題，就是電源和接地的干擾問(wèn)題。因此，為了使該問(wèn)題得到有效解決，那么，就要針對(duì)電源和接地在PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中產(chǎn)生的干擾問(wèn)題進(jìn)行具體地分析。

一、電源在PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的干擾分析

電子電路需要經(jīng)過(guò)電源電路才能接到電網(wǎng)，因此，電網(wǎng)產(chǎn)生的噪聲可以利用電源電路對(duì)電子線路進(jìn)行干擾。在印制電路板的實(shí)際設(shè)計(jì)中，電源噪聲的形成主要是由電源產(chǎn)生的電磁兼容問(wèn)題，其表現(xiàn)在以下三方面中：首先，目前模擬器件、數(shù)字器件、數(shù)字模擬混合器件廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品中。但是，這些器件在實(shí)際的應(yīng)用中，會(huì)使電路板內(nèi)的電源電壓以及地電平產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而使信號(hào)波形產(chǎn)生衰減震蕩或者是尖峰過(guò)沖，使IC電路噪聲容限產(chǎn)生下降的情況，導(dǎo)致工作線路產(chǎn)生錯(cuò)誤。其次，很多的電子電路其主要的供電系統(tǒng)都是通過(guò)交流變壓，隨后進(jìn)行整流、濾波以及穩(wěn)壓進(jìn)而得到的，那么，電源的噪聲其主要的傳播途徑就是變壓器的耦合。最后，因?yàn)檩旊娋€本身是存在電阻的，當(dāng)電源產(chǎn)生問(wèn)題的時(shí)候，如：斷電、過(guò)壓、欠壓等故障，這些問(wèn)題都會(huì)形成噪聲干擾，那么，這些干擾大都是進(jìn)行緩慢變化的，這種形式就是在電源中形成的慢變化干擾。

二、接地在PCB電磁兼容設(shè)計(jì)中的干擾分析

地線在電磁兼容設(shè)計(jì)中，它不僅能夠成為信號(hào)低阻抗回路，而且還是電位基準(zhǔn)點(diǎn)中的等電位點(diǎn)。但是，地線的電位不是恒定的，在地線中，存在最多的干擾就是，由地環(huán)路的電流所產(chǎn)生的，即地環(huán)路干擾。信號(hào)回流源的低阻抗路徑是地線電路干擾地線中的實(shí)質(zhì)問(wèn)題。因?yàn)榈鼐€所產(chǎn)生的阻抗不為零，從而使地線各點(diǎn)形成電位差，造成電路的工作線路產(chǎn)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致產(chǎn)生地線干擾。而地線的阻抗現(xiàn)象，是通過(guò)導(dǎo)線電感產(chǎn)生的，其運(yùn)行的頻率如果越高，產(chǎn)生的阻抗也就越大，那么。以上現(xiàn)象也是產(chǎn)生電磁干擾問(wèn)題的重要原因。由此可見(jiàn)，想要使這些干擾問(wèn)題有效地減少，就要重點(diǎn)針對(duì)地線的阻抗進(jìn)行減少，這對(duì)整個(gè)數(shù)字電路都是非常重要的。

地環(huán)路產(chǎn)生的干擾現(xiàn)象，因?yàn)槠涞鼐€阻抗，所以，在大電流流經(jīng)地線的時(shí)候，就會(huì)形成比較大的電位差。例如：在兩個(gè)功率比較大的電器中，因?yàn)?，其電路不夠平衡，不同的?dǎo)線其電流是不一樣的，進(jìn)而使差模電壓產(chǎn)生，形成環(huán)路干擾的情況。在多個(gè)電路共同使用同一段地線的時(shí)候，因?yàn)榈鼐€阻抗所產(chǎn)生的影響，其中，一個(gè)電路當(dāng)中的地電位的形成，會(huì)對(duì)另一個(gè)電路的工作電流，在一定的程度上產(chǎn)生限制，那么，一個(gè)電路所產(chǎn)生的信號(hào)同時(shí)也能夠耦合到另一個(gè)電路中，進(jìn)行使公共阻抗的干擾現(xiàn)象產(chǎn)。

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來(lái)越來(lái)越趨向高速、寬帶、高靈敏度、高密集度和小型化，這種趨勢(shì)導(dǎo)致了電路板設(shè)計(jì)中電磁兼容（EMC）問(wèn)題的嚴(yán)重化，特別是電源和地線的電磁干擾（EMI）問(wèn)題，成為目前電磁兼容設(shè)計(jì)中急待解決的技術(shù)難題和系統(tǒng)工程。

1．電源和接地在電磁兼容中的影響

電磁兼容性是指設(shè)備或者是系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。電磁兼容包括干擾源、耦合通路和敏感體三要素。隨著數(shù)字時(shí)代電子產(chǎn)品的發(fā)展，特別是高速設(shè)計(jì)中，數(shù)字電路使電子產(chǎn)品的電磁輻射加重，同時(shí)，信號(hào)線之間的串?dāng)_問(wèn)題和電容耦合也大大增加。這種干擾主要是由于電源電網(wǎng)噪聲的污染以及地線存在阻抗不匹配造成的，包括來(lái)自變壓器的電源噪聲、電源總線電壓瞬變?cè)斐傻碾姶泡椛?、接地系統(tǒng)偏離零電位過(guò)大造成的干擾電壓、傳輸線路始端和終端的地線噪聲等。因此，在數(shù)字電子設(shè)備的抗干擾對(duì)策上，電源噪聲和接地阻抗成為電磁干擾主要的研究對(duì)象，合理進(jìn)行電源和地線的設(shè)計(jì)和布局成為解決EMC問(wèn)題的關(guān)鍵途徑。

2．電源和接地在電磁兼容中的干擾分析

2．1電源干擾分析

由于電子電路通過(guò)電源電路接到電網(wǎng)，所以電網(wǎng)的噪聲可以通過(guò)電源電路干擾電子線路。在電路板設(shè)計(jì)中，由電源造成的電磁兼容問(wèn)題主要是電源噪聲，主要表現(xiàn)在下面三個(gè)方面：

（1）眾多的電子產(chǎn)品大量應(yīng)用數(shù)字器件、模擬器件及數(shù)字模擬混合器件，如DSP芯片、CPU、動(dòng)態(tài)RAM、D/A變換器和其他數(shù)字邏輯器件等，它們工作時(shí)會(huì)引起電路板內(nèi)電源電壓和地電平波動(dòng)，導(dǎo)致信號(hào)波形產(chǎn)生尖峰過(guò)沖或衰減震蕩，造成IC電路的噪聲容限下降，從而引起誤動(dòng)作。

（2）大部分電子電路的供電系統(tǒng)是采用交流變壓→整流→濾波→穩(wěn)壓得到，因此變壓器的耦合成為電源噪聲傳播的主要途徑。變壓器的初次級(jí)線圈存在分布電容，通常達(dá)幾百pF，對(duì)高頻噪聲有很低的阻抗，電網(wǎng)高頻尖峰脈沖能夠穿越變壓器而產(chǎn)生電源噪聲。

（3）由于輸電線存在電阻，當(dāng)電源過(guò)壓、欠壓、斷電等故障均能產(chǎn)生噪聲干擾，這些干擾常常是緩慢變化，稱為電源的慢變化干擾。

2．2地線干擾分析

地線不僅作為電位基準(zhǔn)點(diǎn)的等電位點(diǎn)，還可以作為信號(hào)的低阻抗回路。它的電位并不是恒定的，地線上最常見(jiàn)的干擾就是地環(huán)路電流導(dǎo)致的地環(huán)路干擾.

（1）地線電磁干擾

地線的實(shí)質(zhì)是信號(hào)回流源的低阻抗路徑。由于地線的阻抗不為零，引起地線各點(diǎn)電位差的形成，從而造成電路的誤動(dòng)作，形成地線干擾。而地線阻抗主要是由導(dǎo)線的電感引起的，頻率越高，阻抗越大，這也是造成電磁干擾的主要因素。因此，減少這些干擾重點(diǎn)在于盡可能減小地線的阻抗，對(duì)于數(shù)字電路尤為重要。

（2）地環(huán)路干擾

由于地線阻抗的存在，當(dāng)大電流流過(guò)地線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大地電位差。如圖1，兩大功率電器由于電路的不平衡性，每根導(dǎo)線電流不同，形成差模電壓，構(gòu)成環(huán)路干擾。這種干擾主要是由電纜與地線構(gòu)成的環(huán)路電流產(chǎn)生的，稱為地環(huán)路干擾。

                圖1                                                  圖2

（3）公共阻抗干擾

當(dāng)多個(gè)電路共用一段地線時(shí)，由于地線阻抗的影響，一個(gè)電路的地電位會(huì)受另一個(gè)電路工作電流的限制，同時(shí)，一個(gè)電路的信號(hào)也會(huì)耦合進(jìn)入另一個(gè)電路，形成公共阻抗干擾。如圖2所示。

3．電磁兼容設(shè)計(jì)的處理對(duì)策

由于電磁干擾主要是由電源線和地線的阻抗和分布電感引起的，按照Er=IR和EL=L（dI/dt），電流的變化率越快，分布電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓就越大。在高速電路板設(shè)計(jì)中，由于時(shí)鐘頻率很高，而且電流的變化很快，所以“dI/dt”很大，電磁干擾問(wèn)題就更加明顯和突出。

3．1電源線的電磁兼容設(shè)計(jì)處理

（1）根據(jù)印制板電流的大小，盡量加大電源線寬度，減少環(huán)路電阻，同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

（2）盡量選用貼片元件，縮短引腳長(zhǎng)度，減少去耦電容供電回路面積，減少元件分布電感的影響，有利于實(shí)現(xiàn)電磁兼容。

（3）在電源變壓器前端加裝電源濾波器，抑制共模噪聲和串模噪聲，隔離外部和內(nèi)部脈沖噪聲的干擾。

（4）印制電路板的供電線路應(yīng)加上濾波器和去耦電容。在板的電源引入端加上較大容量的電解電容作低頻濾波，再并聯(lián)一只容量較小的瓷片電容作高頻濾波。

（5）不要把模擬電源和數(shù)字電源重疊放置，避免產(chǎn)生耦合電容，造成相互干擾。

3．2地線的電磁兼容設(shè)計(jì)處理

（1）為了減少地環(huán)路干擾，必須想辦法消除環(huán)路電流的形成，具體可以采用光隔離器、變壓器、共模扼流圈切斷地環(huán)路電流的形成或者采用平衡電路消除環(huán)路電流等。

（2）為了消除公共阻抗的耦合，可減小公共地線部分的阻抗，加粗地線或?qū)Φ劁併~處理；另一方面可以通過(guò)適當(dāng)?shù)慕拥胤绞奖苊庀嗷ジ蓴_，比如并聯(lián)單點(diǎn)接地（圖3）或串并聯(lián)混合單點(diǎn)接地（圖4），徹底消除公共阻抗。

圖3 并聯(lián)單點(diǎn)接地

 圖4串并聯(lián)混合單點(diǎn)接地

（3）數(shù)字地和模擬地要分開(kāi)，并單獨(dú)設(shè)置模擬地和數(shù)字地。低頻電路為防止串?dāng)_，地線應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線要短而粗，高頻元件周?chē)M量用柵格狀大面積鋪銅加以屏蔽。

（4）對(duì)于多層板，應(yīng)專門(mén)設(shè)置地線層。

（5）印制板導(dǎo)線的電感與長(zhǎng)度和長(zhǎng)度的對(duì)數(shù)成正比，與寬度的對(duì)數(shù)成反比，為減少地線的電感，應(yīng)盡量減小導(dǎo)線的長(zhǎng)度。

4．結(jié)束語(yǔ)

電源和地線的干擾問(wèn)題是電磁兼容設(shè)計(jì)中必須慎重考慮并解決的關(guān)鍵一環(huán)，它與電路板的性能有著密切的聯(lián)系，但它只是電磁兼容設(shè)計(jì)中的一部分，在EMC設(shè)計(jì)中，還要考慮反射噪聲、串?dāng)_噪聲、輻射發(fā)射噪聲、退耦電容、元件布局和其他工藝技術(shù)問(wèn)題等因素的影響和干擾。通常，采用以上的抗干擾措施，可大大地消除電源和地線的電磁干擾，但過(guò)多的采用抗干擾措施，也會(huì)產(chǎn)生新的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)成本的增加，系統(tǒng)可靠性下降。所以應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件和目標(biāo)要求，合理采用抗EMI措施，設(shè)計(jì)出具備良好EMC性能的電路板。