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35條電磁兼容基礎(chǔ)知識(shí)(1-17條)
日期:2024-10-19 08:20
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摘要:1、PCB設(shè)計(jì)中,如何避免串?dāng)_?
答:變化的信號(hào)(例如階躍信號(hào))沿傳輸線由A到B傳播,傳輸線C-D上會(huì)產(chǎn)生耦合信號(hào),變化的信號(hào)一旦結(jié)束也就是信號(hào)恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時(shí),耦合信號(hào)也就不存在了,因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號(hào)跳變的過程當(dāng)中,并且信號(hào)沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快,產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。
空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc,這個(gè)兩個(gè)信號(hào)極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL,這兩個(gè)信號(hào)極性相反。
耦...
1、PCB設(shè)計(jì)中,如何避免串?dāng)_?
答:變化的信號(hào)(例如階躍信號(hào))沿傳輸線由A到B傳播,傳輸線C-D上會(huì)產(chǎn)生耦合信號(hào),變化的信號(hào)一旦結(jié)束也就是信號(hào)恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時(shí),耦合信號(hào)也就不存在了,因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號(hào)跳變的過程當(dāng)中,并且信號(hào)沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快,產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。
空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc,這個(gè)兩個(gè)信號(hào)極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL,這兩個(gè)信號(hào)極性相反。
耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時(shí)存在,并且大小幾乎相等,這樣,在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號(hào)由于極性相反,相互抵消,反向串?dāng)_極性相同,疊加增強(qiáng)。串?dāng)_分析的模式通常包括默認(rèn)模式,三態(tài)模式和*壞情況模式分析。
默認(rèn)模式類似我們實(shí)際對(duì)串?dāng)_測試的方式,即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài)(高電平或低電平),然后計(jì)算串?dāng)_值。這種方式對(duì)于單向信號(hào)的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài),來檢測串?dāng)_大小。
這種方式對(duì)雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。*壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài),仿真器計(jì)算所有默認(rèn)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一個(gè)受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對(duì)個(gè)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,因?yàn)橐?jì)算的組合太多,仿真速度比較慢。
2、在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計(jì)中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?
答:EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
3、在PCB設(shè)計(jì)中,通常將地線又分為保護(hù)地和信號(hào)地;電源地又分為數(shù)字地和模擬地,為什么要對(duì)地線進(jìn)行劃分?
答:劃分地的目的主要是出于EMC的考慮,擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會(huì)對(duì)其它信號(hào),特別是模擬信號(hào)通過傳導(dǎo)途徑有干擾。
至于信號(hào)的和保護(hù)地的劃分,是因?yàn)镋MC中ESD靜放電的考慮,類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分,*終的大地只有一個(gè)。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
4、PCB設(shè)計(jì)中,在布時(shí)鐘時(shí),有必要兩邊加地線屏蔽嗎?
答:是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來決定,而且如對(duì)屏蔽地線的處理不好,有可能反而會(huì)使情況更糟。
5、近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_與信號(hào)的頻率和信號(hào)的上升時(shí)間是否有關(guān)系?是否會(huì)隨著它們變化而變化?如果有關(guān)系,能否有公式說明它們之間的關(guān)系?
答:應(yīng)該說侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)造成的串?dāng)_與信號(hào)變化沿有關(guān),變化越快,引起的串?dāng)_越大,(V=L*di/dt)。
串?dāng)_對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字信號(hào)的判決影響則與信號(hào)頻率有關(guān),頻率越快,影響越大。
6、在設(shè)計(jì)PCB板時(shí),有如下兩個(gè)疊層方案:疊層1 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》電源+2.5V 》信號(hào) 》電源+1.25V 》電源+1.2V 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》電源+1.8V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 疊層2 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.25V +1.8V 》電源+2.5V +1.2V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》地 》信號(hào)
哪一種疊層順序比較優(yōu)選?對(duì)于疊層2,中間的兩個(gè)分割電源層是否會(huì)對(duì)相鄰的信號(hào)層產(chǎn)生影響?這兩個(gè)信號(hào)層已經(jīng)有地平面給信號(hào)作為回流路徑。
答:應(yīng)該說兩種層疊各有好處。**種保證了平面層的完整,**種增加了地層數(shù)目,有效降低了電源平面的阻抗,對(duì)抑制系統(tǒng)EMI有好處。
理論上講,電源平面和地平面對(duì)于交流信號(hào)是等效的。但實(shí)際上,地平面具有比電源平面更好的交流阻抗,信號(hào)優(yōu)選地平面作為回流平面。
但是由于層疊厚度因素的影響,例如信號(hào)和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度,**種層疊中跨分割的信號(hào)同樣在電源分隔處存在信號(hào)回流不完整的問題。
7、在使用protel 99se軟件設(shè)計(jì)PCB時(shí),處理器的是8?C51,晶振12MHZ 系統(tǒng)中還有一個(gè)40KHZ的超聲波信號(hào)和800hz的音頻信號(hào),此時(shí)如何設(shè)計(jì)PCB才能提供高抗干擾能力?對(duì)于89C51等單片機(jī)而言,多大的信號(hào)的時(shí)候能夠影響89C51的正常工??除了拉大兩者之間的距離之外,還有沒有其它的技巧來提高系統(tǒng)抗干擾的能力?
答:PCB設(shè)計(jì)提供高抗干擾能力,當(dāng)然需要盡量降低干擾源信號(hào)的信號(hào)變化沿速率,具體多高頻率的信號(hào),要看干擾信號(hào)是那種電平,PCB布線多長。
除了拉開間距外,通過匹配或拓?fù)浣鉀Q干擾信號(hào)的反射,過沖等問題,也可以有效降低信號(hào)干擾。
8、請(qǐng)問在PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象接地一樣注意。若不注意會(huì)帶來什么樣的問題?會(huì)增加干擾么?
答:電源若作為平面層處理,其方式應(yīng)該類似于地層的處理,當(dāng)然,為了降低電源的共模輻射,建議內(nèi)縮20倍的電源層距地層的高度。
如果布線,建議走樹狀結(jié)構(gòu),注意避免電源環(huán)路問題。電源閉環(huán)會(huì)引起較大的共模輻射。
9、我做了個(gè)TFT LCD的顯示屏,別人在做EMC測試時(shí),干擾信號(hào)通過空間傳導(dǎo)過來,導(dǎo)致屏幕顯示的圖象會(huì)晃動(dòng),幅度挺大的。誰能指點(diǎn)下,要怎么處理!是在幾股信號(hào)線上加干擾脈沖群,具體是叫什么名字我也不太清楚,干擾信號(hào)通過信號(hào)線輻射出來的。
答:如果是單獨(dú)的LCD,EMC測試中的脈沖群試驗(yàn)幾乎是過不去的,特別是用耦合鉗的時(shí)候,會(huì)夠你受的了。如果是儀器中用到了LCD,就不難解決了,例如信號(hào)線的退耦處理,導(dǎo)電膏適當(dāng)減小LCD入口的阻抗,屏表面加屏蔽導(dǎo)電絲網(wǎng)等。
10、前段時(shí)間EMC測試,GSM固定無線電話在100MHz-300MHz之間有輻射雜散現(xiàn)象。之后,公司寄給我兩部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機(jī),實(shí)驗(yàn)室不準(zhǔn)換整部話機(jī),我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要修改測試的話機(jī)上。測試結(jié)果顯示以前的雜散現(xiàn)象沒有了,但是主頻出現(xiàn)了問題,話機(jī)工作的主頻是902MHz,但在905-910MHz之間又出現(xiàn)了幾個(gè)頻率,基本情況就是這樣。修改過程中,我只換了外殼,電路板和其他硬件都沒有做任何修改 。
答:話機(jī)種類可以理解為:無線手機(jī)、無繩電話等等。需要明確一下:話機(jī)的類型、主機(jī)工作頻率范圍以及機(jī)殼靜電噴涂材料的類型:如鐵磁類或非鐵磁類導(dǎo)電材料以及導(dǎo)電率等 。
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11、使用Protel Dxp實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects有什么副作用?會(huì)不會(huì)引起干擾信號(hào)在整塊板上亂竄,從而影響性能?我做的是一塊低頻的數(shù)據(jù)采集卡,這個(gè)問題可能不需要擔(dān)心,但還是想搞清楚。
答① :對(duì)于模、數(shù)混合的PCB板,模、數(shù)、地建議分開,*后再同點(diǎn)接地,如用“瓷珠”或0歐電阻連接。高速的數(shù)據(jù)線*好有兩根地線平行走,可以減少干擾。
答②:pour over all same net objects對(duì)信號(hào)的性能沒有什么影響,只是對(duì)一些焊盤的焊接有影響,散熱比較快。這樣做對(duì)EMI應(yīng)該是有好處的。增加焊盤與銅的接觸面積。
答③:實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects不會(huì)有副作用。應(yīng)該選擇為鋪花焊盤而不是實(shí)心焊盤,因?yàn)閷?shí)心焊盤散熱快,可能導(dǎo)致回流焊時(shí)發(fā)生立碑的情況。
12、請(qǐng)問什么是磁珠,有什么用途?磁珠連接、電感連接或者0歐姆電阻連接又是什么 ?
答:磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來吸收超高頻信號(hào),象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯(cuò)50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號(hào),而射頻RF能量卻是無用的電磁干 擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。
要消除這些不需要的信號(hào)能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號(hào)通過,而濾除交流信號(hào)。通常高頻信號(hào)為30MHz以上,然而,低頻信號(hào)也會(huì)受到片式磁珠的影響。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn):
1、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);
5、電路和負(fù)載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠。
前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗??傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL來描述。
通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有*大阻抗而在低頻和直流下信號(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào)。
片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會(huì)受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會(huì)受到不利的影響。
使用片式磁珠和片式電感的原因:是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用片式磁珠是*佳的選擇。
13、剛才是做硬件設(shè)計(jì)的工作。請(qǐng)教各位怎么樣確定消除導(dǎo)線間串?dāng)_得電容容值。
答:在PCB布線時(shí)應(yīng)該注意不要有太長的平行走線,尤其是高速或高擺幅信號(hào)。如果無法避免,其間保持足夠的距離或者添加地線隔離。受體積限制和抗干擾要求高的部位可用金屬屏蔽合隔離。
14、在實(shí)際做產(chǎn)品的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很頭疼的問題。將開發(fā)的樣機(jī)放在某個(gè)干擾很厲害的車上的時(shí)候,為了解決續(xù)流的問題,講一個(gè)小電瓶并接在汽車的電源上(加了一個(gè)二極管防止小電瓶的電壓被拉跨。)但是發(fā)現(xiàn)一旦與汽車的打鐵地線一連接,終端就會(huì)被 干擾。有好的建議嗎?
答:這是很明顯的EMC問題,車上電火花干擾,導(dǎo)致你的終端設(shè)備被 干擾,這個(gè)干擾可能是輻射,也可能是傳導(dǎo)到你的終端。
這個(gè)問題很多種原因:
1、接地問題,你的終端主板上地線的走線問題,布銅的情況;
2、外殼的屏蔽問題,做好是金屬外殼,將不是金屬部分外殼用錫箔封上,可以一試;
3、線路板的布局,電源部分和CPU部分盡量分開,電源部分走線要盡量粗,盡量短,布線規(guī)則很重要;
4、線路板的層數(shù)比較重要,一般汽車上電子產(chǎn)品主板*好是至少4層板,兩層板抗干擾可能較差;
5、加磁環(huán),你可以考慮在做試驗(yàn)時(shí)在電源線上套上磁環(huán)。
15、問在電路中,為什么在 SCL、SDA、AS都串聯(lián)一個(gè)電阻,電阻的大小在電路中都會(huì)有什么影響?
答:上拉是增加?q干擾能力的,一般取值Vcc/1mA~10K;串聯(lián)是阻尼用的,一般取33ohm~ 470ohm, 即當(dāng)信號(hào)線上的脈沖頻率較高時(shí)將會(huì)從線的一端反射到另一端,這將可能影響數(shù)據(jù)及有EMI,加串一個(gè)電阻在線中間將可有效控制這種反射。
16、品在做CE/FCC測試時(shí),如果在200MHz時(shí)輻射偏高,超過可接受的范圍,應(yīng)該怎么消除,磁珠應(yīng)該怎么選擇,另外晶振倍頻部分的輻射應(yīng)該如何去消除。
答:你談到的問題實(shí)在是太簡單,沒有辦法給與你一個(gè)非常準(zhǔn)確的答復(fù),不過根據(jù)我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),給點(diǎn)思考的方法。
如果你能肯定是倍頻,則主要對(duì)產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行進(jìn)行處理,這應(yīng)該是有目標(biāo)的,在處理是可以直接試一試,將產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行一個(gè)簡單的屏蔽(只需要用可樂罐做個(gè)屏蔽罩,關(guān)鍵是要注意接地)。
在進(jìn)行測試看看輻射值是否降低,如果降低則明確輻射的來源,在專門對(duì)其進(jìn)行屏蔽處理。如果沒有變化,則應(yīng)重點(diǎn)考慮一下,露在外面的傳輸線,如果傳輸線能接地一定要接地,*好能采用屏蔽線試一試,看看有沒有變化,以確認(rèn)是否與傳輸線有關(guān)。
*后就是箱體本身的屏蔽問題,這個(gè)問題比較復(fù)雜,而且成本較高,是在沒有辦法的情況才考慮解決的方式。這幾種方式都嘗試后,輻射值應(yīng)該會(huì)降低的。
17、*近在寫一個(gè)2KW的吸塵器軟件,功能是實(shí)現(xiàn)了,但過不了EMC。請(qǐng)指點(diǎn)下,軟件上面采用哪種算法,可以過EMC! 功能簡述如下:
①軟起動(dòng)和軟調(diào)速功能。(所謂軟起動(dòng)也就是電機(jī)慢慢的加速,速度不會(huì)突變)
②可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
③是用可控硅控制電機(jī)的。控制方式是對(duì)正弦波斬波。
在硬件方面,電路很簡單,硬件處理EMC就只一個(gè)0.1uF的安規(guī)電容。
答:和硬件方面溝通,可能要多下功夫,單純軟件很難解決。
答:變化的信號(hào)(例如階躍信號(hào))沿傳輸線由A到B傳播,傳輸線C-D上會(huì)產(chǎn)生耦合信號(hào),變化的信號(hào)一旦結(jié)束也就是信號(hào)恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時(shí),耦合信號(hào)也就不存在了,因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號(hào)跳變的過程當(dāng)中,并且信號(hào)沿的變化(轉(zhuǎn)換率)越快,產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。
空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合,其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc,這個(gè)兩個(gè)信號(hào)極性相同;由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL,這兩個(gè)信號(hào)極性相反。
耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時(shí)存在,并且大小幾乎相等,這樣,在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號(hào)由于極性相反,相互抵消,反向串?dāng)_極性相同,疊加增強(qiáng)。串?dāng)_分析的模式通常包括默認(rèn)模式,三態(tài)模式和*壞情況模式分析。
默認(rèn)模式類似我們實(shí)際對(duì)串?dāng)_測試的方式,即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài)(高電平或低電平),然后計(jì)算串?dāng)_值。這種方式對(duì)于單向信號(hào)的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器由翻轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng),受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài),來檢測串?dāng)_大小。
這種方式對(duì)雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。*壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)器保持初始狀態(tài),仿真器計(jì)算所有默認(rèn)侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)每一個(gè)受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對(duì)個(gè)別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析,因?yàn)橐?jì)算的組合太多,仿真速度比較慢。
2、在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重,只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計(jì)中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢?
答:EMC的三要素為輻射源,傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波,首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播,此外,必要的匹配和屏蔽也是需要的。
3、在PCB設(shè)計(jì)中,通常將地線又分為保護(hù)地和信號(hào)地;電源地又分為數(shù)字地和模擬地,為什么要對(duì)地線進(jìn)行劃分?
答:劃分地的目的主要是出于EMC的考慮,擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會(huì)對(duì)其它信號(hào),特別是模擬信號(hào)通過傳導(dǎo)途徑有干擾。
至于信號(hào)的和保護(hù)地的劃分,是因?yàn)镋MC中ESD靜放電的考慮,類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分,*終的大地只有一個(gè)。只是噪聲瀉放途徑不同而已。
4、PCB設(shè)計(jì)中,在布時(shí)鐘時(shí),有必要兩邊加地線屏蔽嗎?
答:是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來決定,而且如對(duì)屏蔽地線的處理不好,有可能反而會(huì)使情況更糟。
5、近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_與信號(hào)的頻率和信號(hào)的上升時(shí)間是否有關(guān)系?是否會(huì)隨著它們變化而變化?如果有關(guān)系,能否有公式說明它們之間的關(guān)系?
答:應(yīng)該說侵害網(wǎng)絡(luò)對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)造成的串?dāng)_與信號(hào)變化沿有關(guān),變化越快,引起的串?dāng)_越大,(V=L*di/dt)。
串?dāng)_對(duì)受害網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字信號(hào)的判決影響則與信號(hào)頻率有關(guān),頻率越快,影響越大。
6、在設(shè)計(jì)PCB板時(shí),有如下兩個(gè)疊層方案:疊層1 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》電源+2.5V 》信號(hào) 》電源+1.25V 》電源+1.2V 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》電源+1.8V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 疊層2 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.5V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+1.25V +1.8V 》電源+2.5V +1.2V 》信號(hào) 》地 》信號(hào) 》電源+3.3V 》信號(hào) 》地 》信號(hào)
哪一種疊層順序比較優(yōu)選?對(duì)于疊層2,中間的兩個(gè)分割電源層是否會(huì)對(duì)相鄰的信號(hào)層產(chǎn)生影響?這兩個(gè)信號(hào)層已經(jīng)有地平面給信號(hào)作為回流路徑。
答:應(yīng)該說兩種層疊各有好處。**種保證了平面層的完整,**種增加了地層數(shù)目,有效降低了電源平面的阻抗,對(duì)抑制系統(tǒng)EMI有好處。
理論上講,電源平面和地平面對(duì)于交流信號(hào)是等效的。但實(shí)際上,地平面具有比電源平面更好的交流阻抗,信號(hào)優(yōu)選地平面作為回流平面。
但是由于層疊厚度因素的影響,例如信號(hào)和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度,**種層疊中跨分割的信號(hào)同樣在電源分隔處存在信號(hào)回流不完整的問題。
7、在使用protel 99se軟件設(shè)計(jì)PCB時(shí),處理器的是8?C51,晶振12MHZ 系統(tǒng)中還有一個(gè)40KHZ的超聲波信號(hào)和800hz的音頻信號(hào),此時(shí)如何設(shè)計(jì)PCB才能提供高抗干擾能力?對(duì)于89C51等單片機(jī)而言,多大的信號(hào)的時(shí)候能夠影響89C51的正常工??除了拉大兩者之間的距離之外,還有沒有其它的技巧來提高系統(tǒng)抗干擾的能力?
答:PCB設(shè)計(jì)提供高抗干擾能力,當(dāng)然需要盡量降低干擾源信號(hào)的信號(hào)變化沿速率,具體多高頻率的信號(hào),要看干擾信號(hào)是那種電平,PCB布線多長。
除了拉開間距外,通過匹配或拓?fù)浣鉀Q干擾信號(hào)的反射,過沖等問題,也可以有效降低信號(hào)干擾。
8、請(qǐng)問在PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象接地一樣注意。若不注意會(huì)帶來什么樣的問題?會(huì)增加干擾么?
答:電源若作為平面層處理,其方式應(yīng)該類似于地層的處理,當(dāng)然,為了降低電源的共模輻射,建議內(nèi)縮20倍的電源層距地層的高度。
如果布線,建議走樹狀結(jié)構(gòu),注意避免電源環(huán)路問題。電源閉環(huán)會(huì)引起較大的共模輻射。
9、我做了個(gè)TFT LCD的顯示屏,別人在做EMC測試時(shí),干擾信號(hào)通過空間傳導(dǎo)過來,導(dǎo)致屏幕顯示的圖象會(huì)晃動(dòng),幅度挺大的。誰能指點(diǎn)下,要怎么處理!是在幾股信號(hào)線上加干擾脈沖群,具體是叫什么名字我也不太清楚,干擾信號(hào)通過信號(hào)線輻射出來的。
答:如果是單獨(dú)的LCD,EMC測試中的脈沖群試驗(yàn)幾乎是過不去的,特別是用耦合鉗的時(shí)候,會(huì)夠你受的了。如果是儀器中用到了LCD,就不難解決了,例如信號(hào)線的退耦處理,導(dǎo)電膏適當(dāng)減小LCD入口的阻抗,屏表面加屏蔽導(dǎo)電絲網(wǎng)等。
10、前段時(shí)間EMC測試,GSM固定無線電話在100MHz-300MHz之間有輻射雜散現(xiàn)象。之后,公司寄給我兩部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機(jī),實(shí)驗(yàn)室不準(zhǔn)換整部話機(jī),我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要修改測試的話機(jī)上。測試結(jié)果顯示以前的雜散現(xiàn)象沒有了,但是主頻出現(xiàn)了問題,話機(jī)工作的主頻是902MHz,但在905-910MHz之間又出現(xiàn)了幾個(gè)頻率,基本情況就是這樣。修改過程中,我只換了外殼,電路板和其他硬件都沒有做任何修改 。
答:話機(jī)種類可以理解為:無線手機(jī)、無繩電話等等。需要明確一下:話機(jī)的類型、主機(jī)工作頻率范圍以及機(jī)殼靜電噴涂材料的類型:如鐵磁類或非鐵磁類導(dǎo)電材料以及導(dǎo)電率等 。
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11、使用Protel Dxp實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects有什么副作用?會(huì)不會(huì)引起干擾信號(hào)在整塊板上亂竄,從而影響性能?我做的是一塊低頻的數(shù)據(jù)采集卡,這個(gè)問題可能不需要擔(dān)心,但還是想搞清楚。
答① :對(duì)于模、數(shù)混合的PCB板,模、數(shù)、地建議分開,*后再同點(diǎn)接地,如用“瓷珠”或0歐電阻連接。高速的數(shù)據(jù)線*好有兩根地線平行走,可以減少干擾。
答②:pour over all same net objects對(duì)信號(hào)的性能沒有什么影響,只是對(duì)一些焊盤的焊接有影響,散熱比較快。這樣做對(duì)EMI應(yīng)該是有好處的。增加焊盤與銅的接觸面積。
答③:實(shí)心敷銅時(shí)選pour over all same net objects不會(huì)有副作用。應(yīng)該選擇為鋪花焊盤而不是實(shí)心焊盤,因?yàn)閷?shí)心焊盤散熱快,可能導(dǎo)致回流焊時(shí)發(fā)生立碑的情況。
12、請(qǐng)問什么是磁珠,有什么用途?磁珠連接、電感連接或者0歐姆電阻連接又是什么 ?
答:磁珠專用于抑制信號(hào)線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來吸收超高頻信號(hào),象一些RF電路,PLL,振蕩電路,含超高頻存儲(chǔ)器電路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在LC振蕩電路,中低頻的濾波電路等,其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯(cuò)50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中的RF噪聲,RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信號(hào),而射頻RF能量卻是無用的電磁干 擾沿著線路傳輸和輻射(EMI)。
要消除這些不需要的信號(hào)能量,使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色(衰減器),該器件允許直流信號(hào)通過,而濾除交流信號(hào)。通常高頻信號(hào)為30MHz以上,然而,低頻信號(hào)也會(huì)受到片式磁珠的影響。
要正確的選擇磁珠,必須注意以下幾點(diǎn):
1、不需要的信號(hào)的頻率范圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環(huán)境條件是什么(溫度,直流電壓,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度);
5、電路和負(fù)載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠。
前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要,即電阻,感抗和總阻抗??傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL來描述。
通過這一曲線,選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有*大阻抗而在低頻和直流下信號(hào)衰減盡量小的磁珠型號(hào)。
片式磁珠在過大的直流電壓下,阻抗特性會(huì)受到影響,另外,如果工作溫升過高,或者外部磁場過大,磁珠的阻抗都會(huì)受到不利的影響。
使用片式磁珠和片式電感的原因:是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時(shí),使用片式磁珠是*佳的選擇。
13、剛才是做硬件設(shè)計(jì)的工作。請(qǐng)教各位怎么樣確定消除導(dǎo)線間串?dāng)_得電容容值。
答:在PCB布線時(shí)應(yīng)該注意不要有太長的平行走線,尤其是高速或高擺幅信號(hào)。如果無法避免,其間保持足夠的距離或者添加地線隔離。受體積限制和抗干擾要求高的部位可用金屬屏蔽合隔離。
14、在實(shí)際做產(chǎn)品的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一個(gè)很頭疼的問題。將開發(fā)的樣機(jī)放在某個(gè)干擾很厲害的車上的時(shí)候,為了解決續(xù)流的問題,講一個(gè)小電瓶并接在汽車的電源上(加了一個(gè)二極管防止小電瓶的電壓被拉跨。)但是發(fā)現(xiàn)一旦與汽車的打鐵地線一連接,終端就會(huì)被 干擾。有好的建議嗎?
答:這是很明顯的EMC問題,車上電火花干擾,導(dǎo)致你的終端設(shè)備被 干擾,這個(gè)干擾可能是輻射,也可能是傳導(dǎo)到你的終端。
這個(gè)問題很多種原因:
1、接地問題,你的終端主板上地線的走線問題,布銅的情況;
2、外殼的屏蔽問題,做好是金屬外殼,將不是金屬部分外殼用錫箔封上,可以一試;
3、線路板的布局,電源部分和CPU部分盡量分開,電源部分走線要盡量粗,盡量短,布線規(guī)則很重要;
4、線路板的層數(shù)比較重要,一般汽車上電子產(chǎn)品主板*好是至少4層板,兩層板抗干擾可能較差;
5、加磁環(huán),你可以考慮在做試驗(yàn)時(shí)在電源線上套上磁環(huán)。
15、問在電路中,為什么在 SCL、SDA、AS都串聯(lián)一個(gè)電阻,電阻的大小在電路中都會(huì)有什么影響?
答:上拉是增加?q干擾能力的,一般取值Vcc/1mA~10K;串聯(lián)是阻尼用的,一般取33ohm~ 470ohm, 即當(dāng)信號(hào)線上的脈沖頻率較高時(shí)將會(huì)從線的一端反射到另一端,這將可能影響數(shù)據(jù)及有EMI,加串一個(gè)電阻在線中間將可有效控制這種反射。
16、品在做CE/FCC測試時(shí),如果在200MHz時(shí)輻射偏高,超過可接受的范圍,應(yīng)該怎么消除,磁珠應(yīng)該怎么選擇,另外晶振倍頻部分的輻射應(yīng)該如何去消除。
答:你談到的問題實(shí)在是太簡單,沒有辦法給與你一個(gè)非常準(zhǔn)確的答復(fù),不過根據(jù)我個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),給點(diǎn)思考的方法。
如果你能肯定是倍頻,則主要對(duì)產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行進(jìn)行處理,這應(yīng)該是有目標(biāo)的,在處理是可以直接試一試,將產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行一個(gè)簡單的屏蔽(只需要用可樂罐做個(gè)屏蔽罩,關(guān)鍵是要注意接地)。
在進(jìn)行測試看看輻射值是否降低,如果降低則明確輻射的來源,在專門對(duì)其進(jìn)行屏蔽處理。如果沒有變化,則應(yīng)重點(diǎn)考慮一下,露在外面的傳輸線,如果傳輸線能接地一定要接地,*好能采用屏蔽線試一試,看看有沒有變化,以確認(rèn)是否與傳輸線有關(guān)。
*后就是箱體本身的屏蔽問題,這個(gè)問題比較復(fù)雜,而且成本較高,是在沒有辦法的情況才考慮解決的方式。這幾種方式都嘗試后,輻射值應(yīng)該會(huì)降低的。
17、*近在寫一個(gè)2KW的吸塵器軟件,功能是實(shí)現(xiàn)了,但過不了EMC。請(qǐng)指點(diǎn)下,軟件上面采用哪種算法,可以過EMC! 功能簡述如下:
①軟起動(dòng)和軟調(diào)速功能。(所謂軟起動(dòng)也就是電機(jī)慢慢的加速,速度不會(huì)突變)
②可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
③是用可控硅控制電機(jī)的。控制方式是對(duì)正弦波斬波。
在硬件方面,電路很簡單,硬件處理EMC就只一個(gè)0.1uF的安規(guī)電容。
答:和硬件方面溝通,可能要多下功夫,單純軟件很難解決。