工程師EMC應用設計秘籍
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7、產(chǎn)品結構屏蔽設計技能掌握，熟悉一些屏蔽材料。
在考慮EMI控制時(shí)，設計工程師及PCB板級設計工程師首先應該考慮IC芯片的選擇。集成電路的某些特征如封裝類(lèi)型、偏置電壓和芯片的：工藝技術(shù)(例如CMoS、ECI、刀1)等都對電磁干擾有很大的影響。
1.集成電路EMl來(lái)源
PCB中集成電路EMI的來(lái)源主要有：數字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉換或者從邏輯低到邏輯高之間轉換過(guò)程中，輸出端產(chǎn)生的方波信號頻率導致的EMl
2 信號電壓和信號電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)芯片自身的電容和電感等。集成電路芯片輸出端產(chǎn)生的方波中包含頻率范圍寬廣的正弦諧波分量，這些正弦諧波分量構成工程師所關(guān)心的EMI頻率成分。最高EMI頻率也稱(chēng)為EMI發(fā)射帶寬，它是信號上升時(shí)間(而不是信號頻率)的函數。
計算EMI發(fā)射帶寬的公式為： f=0.35/Tr
式中，廠(chǎng)是頻率，單位是GHz;7r是信號上升時(shí)間或者下降時(shí)間，單位為ns。
從、L：述么：式中可以看出，如果電路的開(kāi)關(guān)頻率為50MHz，而采用的集成電路芯片的上升時(shí)間是1ns，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將達到350MHz，遠遠大于該電路的開(kāi)關(guān)頻率。而如果匯的—上升時(shí)間為5肋Fs，那么該電路的最高EMI發(fā)射頻率將高達700MHz。
電路中的每一個(gè)電壓值都對應一定的電流，同樣每一個(gè)電流都存在對應的電壓。當IC的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時(shí)，這些信號電壓和信號電流就會(huì )產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，而這些電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最高頻率就是發(fā)射帶寬。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強度以及對外輻射的百分比，不僅是信號上升時(shí)間的函數，同時(shí)也取決于對信號源到負載點(diǎn)之間信號通道上電容和電感的控制的好壞，因此，信號源位于PCB板的匯內部，而負載位于其他的IC內部，這些IC可能在PCB上，也可能不在該PCB上。為了有效地控制EMI，不僅需要關(guān)注匯;芭片自身的電容和電感，同樣需要重視PCB上存在的電容和電感。
當信號電壓與信號回路之間的鍋合不緊密時(shí)，電路的電容就會(huì )減小，因而對電場(chǎng)的抑制作用就會(huì )減弱，從而使EMI增大;電路中的電流也存在同樣的情況，如果電流同返回路徑之間鍋合不;佳，勢必加大回路上的電感，從而增強了磁場(chǎng)，最終導致EMI增加。這充分說(shuō)明，對電場(chǎng)控制不佳通常也會(huì )導致磁場(chǎng)抑制不佳。用來(lái)控制電路板中電磁場(chǎng)的措施與用來(lái)抑制IC封裝中電磁場(chǎng)的措施大體相似。正如同PCB設計的情況，IC封裝設計將極大地影響EMI。
電路中相當一部分電磁輻射是由電源總線(xiàn)中的電壓瞬變造成的。當匯的輸出級發(fā)：跳變并驅動(dòng)相連的PCB線(xiàn)為邏輯“高”時(shí)，匯芯片將從電源中吸納電流，提供輸出級月需的能量。對于IC不斷轉換所產(chǎn)生的超高頻電流而言，電源總線(xiàn)姑子PCB上的去輥網(wǎng)絡(luò )止于匯的輸出級。如果輸出級的信號上升時(shí)間為1.0ns，那么IC要在1.0ns這么短的時(shí)P內從電源上吸納足夠的電流來(lái)驅動(dòng)PCB上的傳輸線(xiàn)。電源總線(xiàn)上電壓的瞬變取決于電源j線(xiàn)路徑上的申。感、吸納的電流以及電流的傳輸時(shí)間。電壓的瞬變由下面的公式所定義：
式中，L是電流傳輸路徑上電感的值;dj表示信號上升時(shí)間間隔內電流的變化;dz表示d流的傳輸時(shí)間(信號的上升時(shí)間)的變化。
由于IC管腳以及內部電路都是電源總線(xiàn)的一部分，而且吸納電流和輸出信號的上于時(shí)間也在一定程度上取決于匯的工藝技術(shù)，因此選擇合適的匯就可以在很大程度上控偉上述公式中提到的三個(gè)要素。
封裝特征在電磁干擾控制中的作用
IC封裝通常包括硅基芯片、一個(gè)小型的內部PCB以及焊盤(pán)。硅基芯片安裝在小型64PCB上，通過(guò)綁定線(xiàn)實(shí)現硅基芯片與焊盤(pán)之間的連接，在某些封裝中也可以實(shí)現直接連接小型PCB實(shí)現硅基芯片上的信號和電源與匯封裝上的對應管腳之間的連接，這樣就實(shí)到了硅基芯片上信號和電源節點(diǎn)的對外延伸。因此，該匯的電源和信號的傳輸路徑包括餡基芯片、與小型PCB之間的連線(xiàn)、PCB走線(xiàn)以及匯封裝的輸入和輸出管腳。對電容和宅感(對應于電場(chǎng)和磁場(chǎng))控制的好壞在很大程度上取決于整個(gè)傳輸路徑設計的好壞，某些設計特征將直接影響整個(gè)IC芯片封裝的電容和電感。
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