使電源設計事半功倍的EMI/EMC設計
發布時間:2014-09-08 責任編輯:sherryyu
【導讀】電子研發工程師最常采用的EMI/EMC防範措施不外乎是屏蔽、濾波、接地和布線,目前最棘手的就是要保證質量的情況下兼顧速度。工程師們必須在設計初始階段就展開EMI/EMC預測分析和設計,避免在研發後期發生問題,免得事倍功半。本文就介紹在產品設計之初,控製EMI/EMC所應考慮的問題。
電子研發工程師最常采用的EMI/EMC防範措施不外乎是屏蔽、濾波、接地和布線,但是隨著電子係統的集成化,在考慮成本、質量、功能,又要兼顧產品推出速度的要求下,工程師們必須在設計初始階段就展開EMI/EMC預(yu)測(ce)分(fen)析(xi)和(he)設(she)計(ji),避(bi)免(mian)在(zai)研(yan)發(fa)後(hou)期(qi)發(fa)生(sheng)問(wen)題(ti),采(cai)取(qu)挽(wan)救(jiu)修(xiu)補(bu)措(cuo)施(shi)的(de)被(bei)動(dong)控(kong)製(zhi)方(fang)法(fa),而(er)收(shou)到(dao)事(shi)半(ban)功(gong)倍(bei)的(de)效(xiao)果(guo)。本(ben)文(wen)就(jiu)介(jie)紹(shao)在(zai)產(chan)品(pin)設(she)計(ji)之(zhi)初(chu),控(kong)製(zhi)EMI/EMC所應考慮的問題。
1.PCB板設計
1.1PCB板層數與功能分布
當設計一個電路板時,首先要考慮的是PCB板的層數及信號、電源、地的分布。層數的決定在於功能規格、噪聲抑製、信號種類、走線分布排列、阻抗匹配、有源組件密度、網絡數目等。在PCB層麵壓製射頻輻射更勝於在機殼或金屬塗裝於塑料殼上下功夫。
表1顯示的是電路板層數與信號、電源、地的通用分配方式。這些分配方式並非一成不變的,可依功能要求及所須繞線層數(RountingLayers)要求適當修改。須把握的重點是每一個繞線層必定要相鄰一個完整平麵。
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PCB一般都是偶數層,兩層板常用於低於10kHz頻率要求。如果提供多於3個完整平麵,即:一個電源兩個地,將最高速clock布線於相鄰groundplane且不相鄰於powerplane,可得最佳之EMI效果。這是PCB上抑製EMI抑製的基本觀念。
1.2電源及接地
高速PCB板(ban)設(she)計(ji)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)考(kao)慮(lv)就(jiu)是(shi)把(ba)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)向(xiang)各(ge)部(bu)分(fen)電(dian)路(lu)供(gong)電(dian),將(jiang)噪(zao)聲(sheng)降(jiang)為(wei)最(zui)低(di),它(ta)就(jiu)如(ru)同(tong)開(kai)發(fa)一(yi)個(ge)無(wu)幹(gan)擾(rao)電(dian)源(yuan)。一(yi)個(ge)好(hao)的(de)接(jie)地(di)其(qi)阻(zu)抗(kang)應(ying)該(gai)為(wei)零(ling),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)好(hao)的(de)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)給(gei)所(suo)有(you)的(de)電(dian)路(lu),同(tong)時(shi)也(ye)不(bu)會(hui)有(you)EMI的產生。實際上,真實的電源網絡中,由於有非零值傳遞延遲的電流存在,所以於其中應該是具有一些有限的阻抗,如電阻、電感、或是電容,它們是分散於整個電路板之中。
在高速PCBbanzhong,lingwaiyigewentishijiaoliuxinhaosuochanshengdejiaobiandiancichang,dianliuliutongyuyigeyoudaoxiansuoweichengdebihuilu,tamenhuishidedianludechuanyin,yijifushegengjiadeyanzhong。fensandianyuandexiaonengshishoudaobanzishangdianludebutongdianweisuojueding,shejidemudeshijinkenengjiangdidianyuanwangluodezukang。tongchangcaiyongyouliangzhongfangfajiejue,fenbieweiliyongdianyuanzongxianyijidianyuanpingmian。
yibanshejizheqingxiangyushiyongdianyuanzongxian,shiyinweitajuyouhelidechengben,guweishouxuan,danshidianyuanzongxianshiyuxinhaoxianfenxiangzhenggebujuceng,yijiyouxuduodedianyuangongyingdaosuoyoudezhuangzhi。tongchangzongxianweijichangyouzhai,suoyitadezukangbijiaoda,zhejiushiweishenmedianliushouxianzhiyuzongxiansuodingyidelujing。youqijiansuochanshengdeEMI,都是與電源總線上的器件有關聯。
至(zhi)於(yu)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)因(yin)其(qi)充(chong)滿(man)了(le)整(zheng)個(ge)布(bu)局(ju)層(ceng),並(bing)且(qie)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)的(de)阻(zu)抗(kang)是(shi)為(wei)電(dian)源(yuan)總(zong)線(xian)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)。在(zai)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)上(shang),因(yin)為(wei)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)沒(mei)有(you)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi),所(suo)以(yi)噪(zao)聲(sheng)電(dian)流(liu)是(shi)分(fen)散(san)的(de)。所(suo)沿(yan)行(xing)的(de)路(lu)徑(jing)阻(zu)抗(kang)也(ye)較(jiao)低(di),所(suo)以(yi)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)較(jiao)電(dian)源(yuan)總(zong)線(xian)安(an)靜(jing)。電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)的(de)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)功(gong)能(neng),是(shi)於(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)對(dui)於(yu)所(suo)有(you)的(de)信(xin)號(hao)提(ti)供(gong)均(jun)有(you)一(yi)條(tiao)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing),可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)限(xian)製(zhi)許(xu)多(duo)高(gao)速(su)噪(zao)聲(sheng)的(de)問(wen)題(ti)。
zaidisushi,dianliuliuxiangzuididianzudelujing,zaigaosushi,zaisuojigeidefanhuidianliulujingdedianganshiyuandiyuyouxiaodedianzu,gaosufanhuidianliushizouzuididiangandelujing,danciyilujingbingfeishizuididianzudelujing。ciyizuididianganfanhuilujingshibeizhijiedefangzaiyigexinhaodaotongqizhixia,bingyufanhuidianliulujingzhijianyouyizuixiaodezonghuilu。dianyuanpingmiantigonggeixitongzhongsuoyoudexinhaoyigefanhuilujing,zedianliujiukeyijingyouVCC或是接地返回。
1.3終端
路線越短其傳輸延遲也越短,若是導線的長度超過電子上升邊緣長度的1/6,則ze信xin號hao延yan遲chi就jiu大da於yu傳chuan輸shu時shi間jian的de有you效xiao部bu份fen,所suo以yi信xin號hao路lu線xian必bi須xu被bei視shi為wei是shi一yi個ge傳chuan輸shu線xian,一yi個ge不bu適shi當dang的de終zhong端duan傳chuan輸shu線xian容rong易yi造zao成cheng反fan射she,進jin而er破po壞huai到dao信xin號hao。太tai短duan的de終zhong端duan線xian,會hui產chan生sheng一yi個ge負fu的de反fan射she以yi減jian慢man轉zhuan換huan時shi間jian,使shi數shu據ju流liu變bian慢man;而er太tai長chang的de終zhong端duan線xian,又you會hui產chan生sheng正zheng反fan射she其qi可ke被bei解jie釋shi為wei一yi個ge多duo任ren務wu信xin號hao,由you於yu於yu此ci頻pin率lv下xia,具ju有you高gao阻zu抗kang以yi及ji傳chuan輸shu率lv,故gu可ke以yi與yu相xiang鄰lin的de路lu徑jing線xian路lu作zuo有you效xiao的de耦ou合he。
zaixianlufuzaiduandexinhaokeyibeizuhexingchenghuanxing,yijiangdixitongdesudu,tayekenenghuizaochengcuowudeshixu,shenzhiyupohuaixitongdegongneng。guyinggaijiangzhongduanxiandezhongduandianzujiangdi,huoshixianzhiyuwufanshezhixia,shiqidianzuzhipipeiyuchuanshuxiandetexingzukangshicainengyouxiaoyizhifanshe。
在zai平ping行xing終zhong端duan之zhi間jian並bing入ru一yi個ge具ju有you負fu載zai特te性xing的de電dian阻zu器qi可ke以yi降jiang低di負fu載zai阻zu抗kang,但dan是shi它ta卻que有you一yi個ge缺que點dian,就jiu是shi於yu正zheng電dian壓ya態tai輸shu出chu時shi,有you較jiao高gao的de電dian流liu,此ci電dian流liu可ke以yi通tong過guo電dian源yuan以yi及ji接jie地di兩liang端duan電dian阻zu的de使shi用yong,予yu以yi合he理li的de降jiang低di,此ci兩liang電dian阻zu即ji是shi所suo謂wei的deThevenin等效應;雖然此一方法是很好,但是因為電阻是介於電源與接地之間,所以需要較大的電源供應電流。
另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)技(ji)巧(qiao)是(shi)並(bing)入(ru)電(dian)阻(zu)及(ji)電(dian)容(rong),電(dian)容(rong)可(ke)使(shi)交(jiao)流(liu)短(duan)路(lu)與(yu)直(zhi)流(liu)開(kai)路(lu),此(ci)一(yi)電(dian)路(lu)可(ke)以(yi)被(bei)參(can)考(kao)且(qie)視(shi)為(wei)交(jiao)流(liu)終(zhong)端(duan)。負(fu)載(zai)終(zhong)端(duan)技(ji)術(shu)的(de)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)限(xian)製(zhi)第(di)一(yi)次(ci)反(fan)射(she)。
另外的一個選擇方法是增加Zs使其等於Zo,並將Zs與電源相串聯,當加入Zs之後,會使電源產生一個新的阻抗Zo。我wo們men也ye可ke以yi考kao慮lv同tong時shi在zai電dian源yuan以yi及ji負fu載zai端duan使shi用yong終zhong端duan器qi,使shi接jie收shou到dao的de一yi半ban信xin號hao,並bing降jiang低di巨ju大da的de反fan射she。在zai數shu字zi電dian路lu中zhong,此ci一yi技ji術shu僅jin是shi被bei使shi用yong於yu連lian接jie有you接jie收shou組zu件jian的de線xian路lu。
手持式裝置會格外注重在印刷電路板上的EMI設計,在大多數情況下電路板的表麵安裝組件產生的發射比電路板銅箔線產生的大。流過銅箔線的相同電流必須同樣流過IC,保bao證zheng銅tong箔bo線xian及ji其qi最zui近jin的de參can考kao基ji準zhun麵mian之zhi間jian的de麵mian積ji小xiao於yu從cong芯xin片pian接jie腳jiao到dao電dian路lu板ban並bing返fan回hui器qi件jian的de電dian源yuan和he接jie地di引yin腳jiao的de電dian流liu回hui路lu麵mian積ji,可ke使shi芯xin片pian發fa出chu較jiao銅tong箔bo線xian輻fu射she更geng大da的de能neng量liang,此ci外wai,假jia如ru兩liang條tiao銅tong箔bo線xian等deng長chang並bing載zai有you相xiang同tong的de信xin號hao,在zai物wu理li上shang位wei處chu高gao於yu最zui近jin實shi心xin基ji準zhun麵mian的de銅tong箔bo線xian的de輻fu射she會hui較jiao大da。簡jian單dan地di說shuo,距ju離li基ji準zhun麵mian越yue高gao,輻fu射she越yue高gao。
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2.屏蔽措施的采用
對設計工程師而言,采用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用,從金屬罐、薄金屬片和箔帶到在導電織物或卷帶上噴射塗層及鍍層(如導電漆及鋅線噴塗等)。無論是金屬還是塗有導電層的塑料,一旦設計人員確定作為外殼材料之後,就可著手開始選擇襯墊。
2.1金屬屏蔽效率
隻zhi有you如ru金jin屬shu和he鐵tie之zhi類lei導dao磁ci率lv高gao的de材cai料liao才cai能neng在zai極ji低di頻pin率lv下xia達da到dao較jiao高gao屏ping蔽bi效xiao率lv。這zhe些xie材cai料liao的de導dao磁ci率lv會hui隨sui著zhe頻pin率lv增zeng加jia而er降jiang低di,另ling外wai如ru果guo初chu始shi磁ci場chang較jiao強qiang也ye會hui使shi導dao磁ci率lv降jiang低di,還hai有you就jiu是shi采cai用yong機ji械xie方fang法fa將jiang屏ping蔽bi罩zhao作zuo成cheng規gui定ding形xing狀zhuang同tong樣yang會hui降jiang低di導dao磁ci率lv。綜zong上shang所suo述shu,選xuan擇ze用yong於yu屏ping蔽bi的de高gao導dao磁ci性xing材cai料liao非fei常chang複fu雜za,通tong常chang要yao向xiangEMI屏蔽材料供貨商以及有關谘詢機構尋求解決方案。
在(zai)高(gao)頻(pin)電(dian)場(chang)下(xia),采(cai)用(yong)薄(bo)層(ceng)金(jin)屬(shu)作(zuo)為(wei)外(wai)殼(ke)或(huo)內(nei)襯(chen)材(cai)料(liao)可(ke)達(da)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)果(guo),但(dan)條(tiao)件(jian)是(shi)屏(ping)蔽(bi)必(bi)須(xu)連(lian)續(xu),並(bing)將(jiang)敏(min)感(gan)部(bu)分(fen)完(wan)全(quan)遮(zhe)蓋(gai)住(zhu),沒(mei)有(you)缺(que)口(kou)或(huo)縫(feng)隙(xi)。然(ran)而(er)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)要(yao)製(zhi)造(zao)一(yi)個(ge)無(wu)接(jie)縫(feng)及(ji)缺(que)口(kou)的(de)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de),由(you)於(yu)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)要(yao)分(fen)成(cheng)多(duo)個(ge)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)製(zhi)作(zuo),因(yin)此(ci)就(jiu)會(hui)有(you)縫(feng)隙(xi)需(xu)要(yao)接(jie)合(he),另(ling)外(wai)通(tong)常(chang)還(hai)得(de)在(zai)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)上(shang)打(da)孔(kong)以(yi)便(bian)安(an)裝(zhuang)與(yu)插(cha)卡(ka)或(huo)裝(zhuang)配(pei)組(zu)件(jian)的(de)聯(lian)機(ji)。設(she)計(ji)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)的(de)困(kun)難(nan)在(zai)於(yu)製(zhi)造(zao)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)會(hui)產(chan)生(sheng)孔(kong)隙(xi),而(er)且(qie)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)還(hai)會(hui)需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)這(zhe)些(xie)孔(kong)隙(xi)。製(zhi)造(zao)、麵板聯機、通風口、外wai部bu監jian測ce窗chuang口kou以yi及ji麵mian板ban安an裝zhuang組zu件jian等deng都dou需xu要yao在zai屏ping蔽bi罩zhao上shang打da孔kong,從cong而er大da大da降jiang低di了le屏ping蔽bi性xing能neng。盡jin管guan溝gou槽cao和he縫feng隙xi不bu可ke避bi免mian,但dan在zai屏ping蔽bi設she計ji中zhong對dui與yu電dian路lu工gong作zuo頻pin率lv波bo長chang有you關guan的de溝gou槽cao長chang度du作zuo仔zai細xi考kao慮lv是shi很hen有you好hao處chu的de。
2.2屏蔽設計關鍵
shebeiyibandouxuyaojinxingpingbi,zheshiyinweijiegoubenshencunzaiyixiecaohefengxi。suoxupingbiketongguoyixiejibenyuanzequeding,danshililunyuxianshizhijianhaishiyouchabie。liruzaijisuanmougepinlvxiachendiandedaxiaohejianjushihaibixukaolvxinhaodeqiangdu,rutongzaiyigeshebeizhongshiyongleduogechuliqishideqingxing,biaomianchulijidianpianshejishibaochichangqipingbiyishixianEMC性能的關鍵因素。
youyujiefenghuidaozhipingbizhaodaotonglvxiajiang,yincipingbixiaolvyehuijiangdi。yaozhuyidiyujiezhipinlvdefusheqishuaijianzhiqujueyufengxidechangduzhijingbi,liruchangduzhijingbiwei3時可獲得100dB的衰減。在需要穿孔時,可利用厚屏蔽罩上麵小孔的波導特性;另(ling)一(yi)種(zhong)實(shi)現(xian)較(jiao)高(gao)長(chang)度(du)直(zhi)徑(jing)比(bi)的(de)方(fang)法(fa)是(shi)附(fu)加(jia)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)金(jin)屬(shu)屏(ping)蔽(bi)物(wu),如(ru)一(yi)個(ge)大(da)小(xiao)合(he)適(shi)的(de)襯(chen)墊(dian)。上(shang)述(shu)原(yuan)理(li)及(ji)其(qi)在(zai)多(duo)縫(feng)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)推(tui)廣(guang)構(gou)成(cheng)多(duo)孔(kong)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)設(she)計(ji)基(ji)礎(chu)。
多孔薄型屏蔽層:多孔的例子很多,比如薄金屬片上的通風孔等等,當各孔間距較近時設計上必須要仔細考慮,接縫和接點:電焊、tonghanhuoxihanshibopianzhijianjinxingyongjiuxinggudingdechangyongfangshi,jiehebuweijinshubiaomianbixuqingliganjing,yishijiehechunengwanquanyongdaodiandejinshutianman。bujianyiyongluodinghuomaodingjinxingguding,yinweijingujianzhijianjiehechudedizujiechuzhuangtaiburongyichangjiubaochi。
導電襯墊的作用是減少接縫或接合處的槽、孔或縫隙,使RF輻射不會散發出去。EMI襯墊是一種導電介質,用於填補屏蔽罩內的空隙並提供連續低阻抗接點。通常EMI襯墊可在兩個導體之間提供一種靈活的連接,使一個導體上的電流傳至另一導體。
封孔EMI襯墊的選用必須考慮一些變量,包括:特定頻率範圍的屏蔽效率、安裝方法和密封強度、與外罩電流兼容性以及對外部環境的抗腐蝕能力、工作溫度範圍、成本,多數商用襯墊都具有足夠的屏蔽性能以使設備滿足EMC標準,關鍵是在屏蔽罩內正確地對墊片進行設計。
2.3屏蔽材料的選擇
目前可用的屏蔽和襯墊產品非常多,包括鈹一銅接頭、金屬網線、嵌入橡膠中的金屬網和定向線、導電橡膠以及具有金屬鍍層的聚氨酯泡沫襯墊等。大多數屏蔽材料製造商都可提供各種襯墊能達到的SE估計值,但要記住SE是個相對數值,還取決於孔隙、襯墊尺寸、襯墊壓縮比以及材料成分等。襯墊有多種形狀,可用於各種特定應用,包括有磨損、滑動以及帶鉸鏈的場合。目前許多襯墊帶有粘膠或在襯墊上麵就有固定裝置,如擠壓插入、管腳插入或倒鉤裝置等。
各類襯墊中,塗層泡沫襯墊是最新也是市麵上用途最廣的產品之一。這類襯墊可做成多種形狀,厚度大於0.5mm,也可減少厚度以滿足UL燃燒及環境密封標準。還有另一種新型襯墊即環境/EMI混合襯墊,有了它就可以無需再使用單獨的密封材料,從而降低屏蔽罩成本和複雜程度。這些襯墊的外部覆層對紫外線穩定,可防潮、防風、防清洗溶劑,內部塗層則進行金屬化處理並具有較高導電性。最近的另外一項革新是在EMI襯墊上裝了一個塑料夾,同傳統壓製型金屬襯墊相比,它的重量較輕,裝配時間短,而且成本更低,因此更具市場吸引力。
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3.信號通路的考慮
產生EMI需要許多變量的配合,因為EMI是被動組件正常狀態以外所衍生的結果。這些被動組件在高頻的一些行為特性一般稱之為“隱藏之電路”。硬ying件jian工gong程cheng師shi一yi般ban假jia設she這zhe些xie組zu件jian有you單dan一yi的de頻pin率lv響xiang應ying。結jie果guo,其qi根gen據ju時shi域yu之zhi功gong能neng特te性xing來lai選xuan擇ze組zu件jian,而er不bu管guan在zai頻pin域yu裏li的de實shi際ji表biao現xian,很hen多duo時shi候hou,當dang設she計ji者zhe彎wan曲qu或huo打da破po規gui則ze時shi,很hen多duoEMI情況就產生了。
yidanlejiedaozhexieyinzangxingweijiuhenrongyikeyishejichuyigenenggoufuheyaoqiudechanpinle。tongshiyeyaokaolvdaozhudongzujianzhiqiehuansudusuodailaizhiyinzangxingwei,qizhongyinzangzheyoudiangan、電容、電阻組件。
當(dang)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)於(yu)電(dian)路(lu)板(ban)中(zhong)的(de)線(xian)路(lu)時(shi),介(jie)於(yu)電(dian)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)串(chuan)擾(rao)是(shi)明(ming)顯(xian)的(de),在(zai)高(gao)速(su)設(she)計(ji)中(zhong)隻(zhi)有(you)接(jie)地(di)線(xian)是(shi)不(bu)被(bei)所(suo)有(you)信(xin)號(hao)所(suo)推(tui)薦(jian),為(wei)確(que)認(ren)每(mei)一(yi)信(xin)號(hao)都(dou)擁(yong)有(you)自(zi)己(ji)的(de)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)以(yi)降(jiang)低(di)串(chuan)擾(rao)源(yuan)。返(fan)回(hui)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)是(shi)依(yi)據(ju)個(ge)別(bie)路(lu)徑(jing)的(de)電(dian)感(gan),而(er)流(liu)動(dong)於(yu)所(suo)有(you)接(jie)地(di)路(lu)徑(jing)之(zhi)間(jian)。於(yu)低(di)電(dian)感(gan)線(xian)路(lu)中(zhong),會(hui)有(you)更(geng)多(duo)的(de)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu),而(er)這(zhe)些(xie)低(di)電(dian)感(gan)線(xian)路(lu)被(bei)放(fang)於(yu)靠(kao)近(jin)信(xin)號(hao)線(xian)之(zhi)處(chu),但(dan)於(yu)外(wai)部(bu)路(lu)徑(jing)則(ze)較(jiao)少(shao)。與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)相(xiang)比(bi)較(jiao),傳(chuan)統(tong)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)線(xian)僅(jin)有(you)一(yi)條(tiao)信(xin)號(hao)線(xian),以(yi)及(ji)電(dian)流(liu)返(fan)回(hui)的(de)地(di)線(xian),至(zhi)於(yu)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi),則(ze)需(xu)有(you)兩(liang)條(tiao)信(xin)號(hao)線(xian)以(yi)及(ji)一(yi)條(tiao)電(dian)流(liu)返(fan)回(hui)地(di)線(xian)。信(xin)號(hao)差(cha)動(dong)所(suo)衍(yan)生(sheng)的(de)信(xin)號(hao)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu)問(wen)題(ti),不(bu)僅(jin)對(dui)於(yu)單(dan)一(yi)信(xin)號(hao)提(ti)供(gong)有(you)低(di)阻(zu)抗(kang)的(de)路(lu)徑(jing)、並也會限製阻抗。
差cha分fen信xin號hao的de理li論lun相xiang當dang的de簡jian單dan,當dang傳chuan輸shu兩liang個ge信xin號hao時shi,將jiang要yao傳chuan送song的de信xin號hao加jia入ru於yu第di二er個ge信xin號hao之zhi後hou,並bing使shi其qi等deng於yu第di一yi個ge信xin號hao的de負fu值zhi,而er來lai自zi於yu第di一yi個ge信xin號hao是shi為wei正zheng的de;來(lai)自(zi)於(yu)第(di)二(er)個(ge)信(xin)號(hao)的(de)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu)卻(que)是(shi)為(wei)負(fu)的(de)。在(zai)接(jie)收(shou)端(duan)比(bi)較(jiao)兩(liang)個(ge)信(xin)號(hao)以(yi)決(jue)定(ding)邏(luo)輯(ji)的(de)極(ji)性(xing),比(bi)較(jiao)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)不(bu)屬(shu)於(yu)本(ben)地(di)的(de)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya),接(jie)地(di)電(dian)壓(ya)的(de)移(yi)位(wei)是(shi)介(jie)於(yu)傳(chuan)送(song)端(duan)與(yu)接(jie)收(shou)端(duan)之(zhi)間(jian),以(yi)使(shi)每(mei)一(yi)條(tiao)線(xian)有(you)效(xiao)的(de)等(deng)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)兩(liang)條(tiao)線(xian)所(suo)形(xing)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)。若(ruo)接(jie)地(di)電(dian)壓(ya)移(yi)位(wei)於(yu)傳(chuan)送(song)器(qi)與(yu)接(jie)收(shou)器(qi)之(zhi)間(jian),可(ke)以(yi)使(shi)差(cha)動(dong)接(jie)收(shou)無(wu)效(xiao)。當(dang)有(you)一(yi)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)經(jing)由(you)連(lian)接(jie)器(qi)傳(chuan)送(song)時(shi),應(ying)保(bao)持(chi)相(xiang)鄰(lin)腳(jiao)位(wei)的(de)連(lian)接(jie),在(zai)此(ci)方(fang)法(fa)中(zhong),返(fan)回(hui)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)路(lu)徑(jing)將(jiang)會(hui)被(bei)覆(fu)蓋(gai)及(ji)取(qu)消(xiao),也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)線(xian)路(lu)緊(jin)密(mi)結(jie)合(he)並(bing)移(yi)到(dao)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)之(zhi)上(shang),串(chuan)音(yin)是(shi)來(lai)自(zi)於(yu)不(bu)同(tong)金(jin)屬(shu)路(lu)線(xian),而(er)它(ta)們(men)會(hui)有(you)著(zhe)幹(gan)擾(rao)的(de)產(chan)生(sheng),並(bing)進(jin)而(er)產(chan)生(sheng)EMI,這些均是產生於任何兩個不平衡的傳輸信號之間,我們稱此不平衡為共模幹擾。
若是以雙絞線的電纜來連接差分信號時,可以將傳輸效能改進,在差分信號中包含所有於正、負(fu)信(xin)號(hao)間(jian)形(xing)成(cheng)的(de)閉(bi)回(hui)路(lu)的(de)實(shi)際(ji)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu),在(zai)絞(jiao)線(xian)對(dui)中(zhong)有(you)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)線(xian),以(yi)及(ji)最(zui)接(jie)近(jin)於(yu)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)所(suo)緊(jin)密(mi)絞(jiao)合(he),當(dang)有(you)一(yi)信(xin)號(hao)傳(chuan)遞(di)延(yan)遲(chi)沿(yan)著(zhe)絞(jiao)線(xian)對(dui)時(shi),則(ze)有(you)一(yi)磁(ci)場(chang)會(hui)來(lai)自(zi)於(yu)這(zhe)不(bu)同(tong)極(ji)性(xing)對(dui),來(lai)自(zi)兩(liang)條(tiao)線(xian)的(de)磁(ci)場(chang)有(you)不(bu)同(tong)的(de)極(ji)性(xing),對(dui)於(yu)相(xiang)同(tong)距(ju)離(li)的(de)磁(ci)場(chang)極(ji)性(xing)則(ze)決(jue)定(ding)於(yu)最(zui)近(jin)的(de)線(xian),當(dang)這(zhe)些(xie)線(xian)互(hu)相(xiang)滾(gun)繞(rao),則(ze)其(qi)磁(ci)場(chang)極(ji)性(xing)會(hui)反(fan)向(xiang),所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)結(jie)果(guo),為(wei)介(jie)於(yu)相(xiang)鄰(lin)絞(jiao)線(xian)對(dui)的(de)串(chuan)音(yin)是(shi)為(wei)零(ling),並(bing)可(ke)確(que)保(bao)絞(jiao)線(xian)的(de)電(dian)線(xian)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)方(fang)向(xiang)。
使(shi)用(yong)絞(jiao)線(xian)對(dui)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)優(you)點(dian)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)輸(shu)時(shi)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)發(fa)射(she),對(dui)於(yu)個(ge)別(bie)信(xin)號(hao)流(liu)中(zhong)的(de)大(da)多(duo)數(shu)返(fan)回(hui)電(dian)流(liu)是(shi)在(zai)接(jie)地(di)線(xian),此(ci)是(shi)為(wei)取(qu)消(xiao)輻(fu)射(she)場(chang)圖(tu)像(xiang)的(de)方(fang)法(fa)之(zhi)一(yi)。
在差分方式中,低電壓差分方式信號發送(LVDS)因不依賴電源電壓,在信號產生時可更快更穩定,因此具有相當優勢。
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低di振zhen幅fu的de差cha分fen信xin號hao還hai可ke以yi改gai善shan高gao速su狀zhuang態tai下xia的de信xin號hao完wan整zheng性xing,由you於yu通tong信xin界jie對dui數shu據ju傳chuan輸shu量liang的de需xu求qiu增zeng大da,更geng高gao的de頻pin率lv和he更geng大da的de位wei寬kuan會hui引yin起qi傳chuan輸shu線xian路lu的de反fan射she和he串chuan擾rao問wen題ti。隨sui係xi統tong負fu載zai增zeng加jia,係xi統tong的de阻zu抗kang特te性xing會hui改gai變bian並bing引yin起qi阻zu抗kang不bu匹pi配pei,從cong而er造zao成cheng傳chuan輸shu線xian發fa送song反fan射she信xin號hao,這zhe些xie反fan射she會hui造zao成cheng位wei錯cuo誤wu或huo延yan長chang係xi統tong穩wen定ding時shi間jian,令ling速su度du增zeng加jia時shi的de時shi間jian分fen配pei更geng為wei困kun難nan。如ruLVDSdengchafenfangshifasongxinhaodejishunengtongguojieshouchafenxianludegongmozaoshengerjiejuezhegewenti,ciwai,jiaodizhenfudechafenjishukejianshaofanshe,yinweididianyazhenfunenggouxianzhigongyinggeichuanshuxianludenengliang。
4.電源需要采取的措施
電源設計選擇有助於降低EMI,尤其是濾波器、扼流線圈及控製器頻率的調變組件,都是降低攜帶型設備有害輻射的方法。
電源降低EMI的重要設計問題是切換器的頻率調製。頻率調製可通過在更寬的頻率範圍分散能量而將EMI減至最小。與EMI降低量直接相關的是調製電平和調製速度。頻率調製可以使用經濟的電感器而不是AC輸入扼流線圈,以滿足EMI極限和規範要求。
至(zhi)於(yu)在(zai)濾(lv)波(bo)器(qi)方(fang)麵(mian),可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)單(dan)節(jie)或(huo)多(duo)節(jie),單(dan)節(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)較(jiao)小(xiao)型(xing)且(qie)便(bian)宜(yi),但(dan)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)電(dian)路(lu)寄(ji)生(sheng)和(he)組(zu)件(jian)寄(ji)生(sheng)現(xian)象(xiang),此(ci)外(wai),扼(e)流(liu)器(qi)也(ye)是(shi)電(dian)源(yuan)領(ling)域(yu)的(de)重(zhong)要(yao)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su),電(dian)源(yuan)包(bao)含(han)橋(qiao)式(shi)整(zheng)流(liu)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)器(qi),可(ke)吸(xi)收(shou)寬(kuan)度(du)相(xiang)當(dang)窄(zhai)且(qie)峰(feng)值(zhi)相(xiang)對(dui)較(jiao)高(gao)的(de)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)電(dian)流(liu)。差(cha)勁(jin)模(mo)式(shi)扼(e)流(liu)器(qi)的(de)最(zui)基(ji)本(ben)形(xing)式(shi)可(ke)以(yi)傳(chuan)輸(shu)電(dian)源(yuan)頻(pin)率(lv)同(tong)時(shi)過(guo)濾(lv)/阻zu隔ge高gao頻pin傳chuan導dao發fa射she的de一yi係xi列lie電dian感gan器qi。通tong常chang,差cha動dong模mo式shi扼e流liu線xian圈quan纏chan繞rao在zai由you鐵tie粉fen或huo鐵tie磁ci材cai料liao製zhi成cheng的de螺luo線xian管guan蕊rui上shang。共gong模mo扼e流liu線xian圈quan是shi設she計ji用yong於yu共gong模moEMI濾lv波bo器qi的de簡jian單dan電dian感gan器qi。這zhe種zhong扼e流liu線xian圈quan由you兩liang個ge繞rao製zhi相xiang同tong的de繞rao組zu構gou成cheng,以yi消xiao除chu差cha模mo電dian流liu引yin起qi的de電dian磁ci場chang,環huan形xing扼e流liu線xian圈quan是shi減jian弱ruo輻fu射she最zui好hao的de扼e流liu線xian圈quan之zhi一yi。圓yuan環huan是shi一yi些xie環huan狀zhuang成cheng型xing鐵tie蕊rui,帶dai有you穿chuan過guo環huan狀zhuang中zhong心xin的de線xian圈quan。磁ci場chang環huan繞rao鐵tie蕊rui的de中zhong央yang運yun動dong,將jiang磁ci場chang限xian製zhi在zai鐵tie蕊rui的de內nei部bu。
當一個EMI問題發生時,工程師應在邏輯性之分析來探討問題。描述EMI之模式須有三個元素:能量之源頭、被能量幹擾之接受者、在源頭與接受者間之耦合路徑。
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