- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
不影响信号完整性的电磁干扰抑制法
录入：edatop.com 点击：
消费者总是迷恋速度。在２０世纪６０年代和７０年代，在跑车上采用４００多立方英寸排气量的引擎，验证了这种爱好。现在，我们转向了正在使用的计算机。现在的计算机系统为了速度已被推向了温度极限！为了达到很高的运算速度，要求ＰＣＢ设计者在器件和ＰＣＢ设计中引入先进的射频设计技术。这些技术包括使用微带和条带传输线、阻抗匹配和匹配定时，以确保同时单调信令传输，这是保持信号逼真度所必须的。ＥＭＣ工程师称之为系统内ＥＭＣ；数字设计师称之为信号完整性。为了满足ＥＭＣ要求；无论对系统做什么都不能影响信号的完整性。
促使系统运转越来越快，除了会降低系统可靠性外，还会导致辐射发射大大增加，几乎不可能满足受限制的规范要求。计算机电路工作于１ＭＨｚ时勉强还行。现在工作速度超过１０００ＭＨｚ！速度可以提高１０００倍，这本身就很不寻常，但要考虑到，简单的电路电流环路发出的辐射发射可用等式（１）描述：
Ｅ(μＶ／m)=1.316×A×I×F2/D×S (1)
式中 Ｅ——电场（μＶ／m)；
Ａ——环路面积（cm２）；
Ｉ——环路电流（Ａ）； Ｆ——频率（ＭＨｚ）；
Ｄ——分隔距离（m）；
Ｓ——屏蔽比率。
从这个关系可以看出，辐射的电场强度（Ｅ）以频率的平方增加。这样，辐射发射不是增加了１０００倍，而是增加了１０００２倍，即１，０００，０００倍。用dＢ作为场强增加值的单位，增加值为２０log1×106=120dＢ。低电流逻辑器件的研制和采用使辐射量降低了１２－２０ｄＢ。好的多层ＰＣＢ设计可使这个量再降低５０ｄＢ。这个降低量使高速电路在基本频率时仍高出ＦＣＣ／ＥＵ规定的辐射极限值５０ｄＢ。因此，要满足ＥＭＣ要求，还有很多工作要做。
电路环路可分成２类：差模（一般是指在高速系统中地平面上的一对差分电流）和共模（通过公共参考面的返回信号及其相关返回导线产生的一些同步电流）。
图1 共模与差模
图１显示出了这两类环路。高电平差模电流是我们想要的信号，其可从信号源沿指定的信号印制线流到负载。通信设计人员将差模（ＤＭ）称为正常模式，这是更形象的说法。不幸的是，所有印制线都有串联电感（Ｌ），且通过并联的寄生电容（Ｃ）耦合到底层接地平面或其它近距离耦合的导体。对于短印制线，ＬＣ传输线的特性可用集总π型滤波器网络来近似。π型滤波器是低通网络，其在截止频率以上的高频衰减为６０ｄＢ／十倍频程，还具有固有的传播延迟。ＬＣ电路的传播时间由等式（２）给出：
Ｐt＝（ＬＣ）１／２＝［（Ｌ０＋Ｌ）（Ｃ０＋Ｃ）］１／２ （２）
相对于任何靠近耦合的返回路径（通常是接地系统），由于信号和返回印制线的不均衡ＬＣ特性（ＣＭ），共模电流（通信设计者称为纵向模式）上升。正是这些不均衡条件导致了差分信号变形。另外，当在谐振频率含有足够能量的瞬时信号或上升很快的其它信号激励激波时，任何一个ＬＣ电路都将形成一个环路（在它固有的谐振频率振荡）。这些电路谐振增加了落入谐振通带内的信号辐射发射的幅度。由于无法避免这些印制线的ＬＣ和谐振特性，为了使ＰＣＢ正常工作，设计时必须加上内部延迟电路，加快电路速度，补偿变化，以确保信号统一到达。根据距离，这些快速电路必须接以特性阻抗，以减少波形失真。
再加到公式（１）。应注意，相关的技术规范规定了分隔距离（Ｄ），它的单位必须与适当的ＥＭＣ要求一致。还要记住，各种逻辑器件系列具有独特的技术指标，这是由生产工艺决定的，它决定了驱动电流（Ｉ）和工作频率（Ｆ）。由于追求速度，即使这没有必要，每一个生产厂家都努力使器件开关速度可能快。正是生产厂家这种“让它更快”的情绪加上与生产相关的特性，当生产厂家的器件相互间有差异时，系统的射频特征有时会发生很大的变化。
EMC电磁兼容设计培训套装，视频教程,让您系统学习EMC知识...
射频工程师养成培训教程套装，助您快速成为一名优秀射频工程师...
上一篇：电磁干扰的抑制技术
下一篇：医疗仪器设备电磁干扰的抑制方法
