電路板級的電磁兼容設計
b) 45度角的路徑
與過(guò)孔相似,直角的路徑轉動(dòng)應該被避免,因為它在內部的邊緣能產(chǎn)生集中的電場(chǎng)。該場(chǎng)能產(chǎn)生耦合到相鄰路徑的躁聲,因此,當轉動(dòng)路徑時(shí)全部的直角路徑應該采用45度的。 圖25是45度路徑的一般規則。
c) 短截線(xiàn)
短截線(xiàn)產(chǎn)生反射,同時(shí)也潛在增加波長(cháng)可分的天線(xiàn)到電路的可能。雖然短截線(xiàn)長(cháng)度可能不是任何在系統的已知信號的波長(cháng)的四分之一整數,但是附帶的輻射可能在短截線(xiàn)上產(chǎn)生共鳴。因此,避免在傳送高頻率和敏感的信號路徑上使用短截線(xiàn)。
d) 星型的信號排列
雖然星型排列適用于來(lái)自多個(gè)PCB印制電路版的地線(xiàn)連接,但它帶有能產(chǎn)生多個(gè)短截線(xiàn)的信號路徑。因此,應該被避免用星型排列于高速和敏感的信號上。
e) 輻射型信號排列
輻射型信號排列通常有最短的路徑,以及產(chǎn)生從源點(diǎn)到接收器的最小延遲,但是這也能產(chǎn)生多個(gè)反射和輻射干擾,所以應該被避免用輻射型排列于高迅和敏感的信號上。
f) 不變的路徑寬度
信號路徑的寬度從驅動(dòng)到負載應該是常數。改變路徑寬度對路徑阻抗(電阻,電感,和電容)產(chǎn)生改變,從而,能產(chǎn)生反射和造成線(xiàn)路阻抗不平衡。所以最好保持路徑的寬度不變。
g) 洞和過(guò)孔密集經(jīng)過(guò)電源和地面位面的過(guò)孔的密集會(huì )在接近過(guò)孔的地方產(chǎn)生局部化的阻抗差異。這個(gè)區域不僅成為信號活動(dòng)的“熱點(diǎn)”,而且供電面在這點(diǎn)是高阻,象射頻電流一樣低效。
h) 切分孔隙
與洞和過(guò)孔密集相同,切分孔隙(即長(cháng)洞或寬通道)在電源位面和地位面范圍內產(chǎn)生不一致的區域,并且就象防護物一樣減少他們的效力,也局部性地遞增電源位面和地位面的阻抗
接地金屬化的模具
所有的金屬化的模具應該被連接到地,否則,這些大的金屬區域能充當輻射天線(xiàn)。
j) 最小化環(huán)面積
保持信號路徑和它的地返回線(xiàn)緊靠在一起將有助于最小化地環(huán),因而,避免潛在的天線(xiàn)環(huán)。對于高速單端信號,有時(shí)如果信號路徑?jīng)]有沿著(zhù)低阻的地位面走,地線(xiàn)回路可能也必須沿著(zhù)信號路徑(如圖27)。
PCB 例1
圖28說(shuō)明了洗衣機的典型印制板電路的一些改進(jìn)措施
PCB 例2
圖29說(shuō)明了空氣調節器的典型印制電路板電路的一些改進(jìn)措施
附錄 A:術(shù)語(yǔ)表
電磁的兼容性(EMC)
由于電磁干擾的原因,工作在規定的電磁環(huán)境安全范圍內的電氣和電子的系統、裝置和設備,他們的設計水平或性能上沒(méi)有造成不可接受的下降,這種能力就是電磁兼容性。(ANSI C64。14-1992)。
電磁干擾(EMI)
電磁兼容性的缺乏,其沖突的本質(zhì)就是兼容性的缺乏。電磁干擾就是這樣一個(gè)過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中分裂的電磁能量從一個(gè)電子設備傳輸到另外一個(gè),這種傳輸經(jīng)由輻射或傳導路徑完成(或同時(shí)經(jīng)由兩者)。通常,這個(gè)術(shù)語(yǔ)特指的是射頻信號。電磁干擾能發(fā)生在“直流直到日光”的頻率范圍內。
輻射性散發(fā)
是射頻能量的組成它通過(guò)如同電磁場(chǎng)一樣的媒介傳送。射頻能量通常通過(guò)自由空間傳送;然而,其他模式的場(chǎng)傳送也可能發(fā)生。
傳導性散發(fā)
是射頻能量的組成,它通過(guò)如同導波一樣的媒介傳送,一般通過(guò)金屬絲或互連電纜進(jìn)行。
抗干擾性
當維持在預先確定的性能水平時(shí),設備或系統抵擋電磁干擾能力的相對度量。
靜電的放電(ESD)
當兩個(gè)不同電位的物體在彼此接近或直接接觸時(shí),產(chǎn)生的電荷轉移。這種被觀(guān)察到的現象是高壓脈沖,高壓脈沖可能使敏感的設備遭到損壞或失去功能。盡管閃電在量級上與高壓脈沖不同,但術(shù)語(yǔ)靜電放電通常被用于安培數較小的事件中,更特指那些人為引發(fā)的事件。
抗輻射性
產(chǎn)品抵抗來(lái)自自由空間傳播的電磁能量的相對能力。
抗導體性
抵抗經(jīng)過(guò)外部的電纜,電線(xiàn)穿透它的電磁能量的產(chǎn)品相對能力,輸入/輸出互相連接的電磁能量。如果連接不正確的話(huà),電磁干擾(EMI) 可能增加一倍。
易損性
某一電子裝置或系統易受干擾,易受損壞,易受被附近電磁場(chǎng)或信號的電磁干擾(EMI)。 它是易損的,缺乏抵抗能力
附錄 B:抗擾性測量標準測
抗靜電釋放性 (IEC) 1000-4-2
該測試的目的主要是驗證對因物體或人或裝置的接近或接觸而產(chǎn)生的靜電釋放(ESD)的抵抗能力。物體或人的內部能累積達到高于15kv電壓的靜電電荷。經(jīng)驗表明許多不明原因的故障和損害很可能是ESD引起的。通過(guò)從ESD模擬器放電到EUT的表面和EUT附近,測試儀器(EUT)來(lái)獲取ESD的活動(dòng)。放電的嚴重水平在由制造商準備的產(chǎn)品標準和EMC測試計劃中明確定義。EUT在它所有的操作模態(tài)中檢查功能故障或干擾。通過(guò)//失敗的標準必須在EMC測試計劃中被定義同時(shí)由產(chǎn)品的制造商決定。
抗瞬態(tài)導電性(EFT/B) IEC 1000-4-4
該測試的目的主要是驗證EUT對可能由感性負載或者接觸器產(chǎn)生的快速上升時(shí)間的瞬態(tài)短持續時(shí)間沖擊的抵抗能力。這種測試脈沖的快速上升時(shí)間和重復的本質(zhì)導致了這些尖峰信號容易穿透EUT的電路并可能干擾EUT的操作。瞬態(tài)直接作用于總電源和信號線(xiàn)的電容率。在其他的抗擾性測試中,應當使用一般操作的配置,按照通過(guò)/失敗的標準對EUT進(jìn)行監視。
抗電磁場(chǎng)輻射性 EC 1000-4-3
該測試的目的主要是驗證產(chǎn)品對收音機,無(wú)線(xiàn)電收發(fā)機,移動(dòng)GSM/AMPS的電話(huà),和各種不同的來(lái)自工業(yè)電磁源產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的抗干擾能力。假如系統沒(méi)有屏蔽,電磁場(chǎng)輻射能夠耦合在接口電纜上并通過(guò)該傳導路徑進(jìn)入電路;或者它能直接耦合道印制電路的接線(xiàn)處。當射頻電磁場(chǎng)的幅度足夠大的話(huà),感應電壓和解調載波能影響裝置的正常操作。
抗幅射性測試的運行
這個(gè)測試的運行通常是最長(cháng)的和最困難的,需要非常昂貴的儀器和相當的經(jīng)驗。相較其他的抗擾性測試,必須將由制造商定義的成功/失敗標準和書(shū)面的測試計劃送到測試室。在把EUT送入輻射場(chǎng)時(shí),EUT必須設置在正常的操作和最敏感的模態(tài)中。當EUT暴露在頻率超過(guò)要求的80MHz到1GHz頻率范圍的分級干擾場(chǎng)內時(shí),測試房間內必須建立正常操作。某些抗干擾標準從27MHz開(kāi)始。
嚴重等級
該標準通常對抗擾性水平有1V/m,3V/m或10V/m的要求。然而設備的規格也許在特定的“問(wèn)題(干涉)頻率”上有它們自己的要求。產(chǎn)品的抗輻射電平如何才適當是制造商的興趣所在。
統一現場(chǎng)要求
新的抗擾性標準EN50082-1:1997引用了IEC/EN61000-4-3。IEC/EN61000-4-3要求在測試樣本的基礎上建立一個(gè)統一的測試環(huán)境。該測試環(huán)境是在一個(gè)由鐵氧體吸收器構成的瓦排列的無(wú)回聲房間內實(shí)現的,鐵氧體瓦用于阻礙反射和共振以便能夠在室內建立一個(gè)統一的測試現場(chǎng)。這克服了在傳統的無(wú)襯里房間那由于反射和場(chǎng)梯度引起的突然和經(jīng)常性的不可重復的測試錯誤。(半無(wú)回聲房間也是一個(gè)對要求精確的室內非正常環(huán)境的輻射散發(fā)進(jìn)行測量
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