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EMI/EMC设计经典85问之(二)
11、最近正想搞个0--150M,增益不小于80 DB的宽带放大器,请问在EMC方面应该注意什么问题呢?
答1:宽带放大器设计时特别要注意低噪声问题,比如要电源供给必须足够稳定等。
答2:(1)注意输入和数出的阻抗匹配问题,比如共基输入射随输出等;(2)各级的退偶问题,包括高频和低频纹波等;(3)深度负反馈,以及防止自激振荡和环回自激等;(4)带通滤波气的设计问题。
答3:实在不好回答,看不到实际的设计,一切建议还是老生常谈:注意EMC的三要素,注意传导和辐射路径,注意电源分配和地弹噪声。150MHz是模拟信号带宽,数字信号的上升沿多快呢?如果转折频率也在150MHz以下,个人认为,传导耦合,电源平面辐射将是主要考虑的因素,先做好电源的分配,分割和去耦电路吧。80dB,增益够高的,做好前极小信号及其参考电源和地的隔离保护,尽量降低这个部分的电源阻抗。
12、求教小功率直流永磁电机设计中EMC的方法和事项。生产了一款90W的直流永磁电机(110~120V,转速2000/分钟)EMC一直超标,生产后先把16槽改24槽,有做了轴绝缘,未能达标!现在又要设计生产125W的电机,如何处理?
答:直流永磁电机设计中EMC问题,主要由于电机转动中产生反电动势和换相时引起的打火。具体分析,可以使用RMxpert来设计优化电机参数,Maxwell2D来仿真EMI实际辐射。
13、是否可用阻抗边界(Impedance)方式设定?或者用类似的分层阻抗 RLC阻抗?又或者使用designer设计电路和hfss协同作业?
答:集中电阻可以用RLC边界实现;如果是薄膜电阻,可以用面阻抗或阻抗编辑实现。
14、我现在在对外壳有一圈金属装饰件的机器做静电测试,测试中遇到:接触放电4k时32k晶振没问题,空气放电8k停振的问题,如何处理?
答:有金属的话,空气放电和接触放电效果差不多,建议你在金属支架上喷绝缘漆试试。
15、我们现在测量PCB电磁辐射很麻烦,采用的是频谱仪加自制的近场探头,先不说精度的问题,光是遇到大电压的点都很头疼,生怕频谱仪受损。不知
能否通过仿真的方法解决。
答:首先,EMI的测试包括近场探头和远场的辐射测试,任何仿真工具都不可能替代实际的测试;其次,Ansoft的PCB单板噪声和辐射仿真工具SIwave和任意三维结构的高频结构仿真器HFSS分别可以仿真单板和系统的近场和远场辐射,以及在有限屏蔽环境下的EMI辐射。仿真的有效性,取决于你对自己设计的EMI问题的考虑以及相应的软件设置。例如:单板上差模还是共模辐射,电流源还是电压源辐射等等。就我们的一些实践和经验,绝大多数的EMI问题都可以通过仿真分析解决,而且与实际测试比较,效果非常好。
16、听说Ansoft的EMC工具一般仿真1GHz以上频率的,我们板上频率最高的时钟线是主芯片到SDRAM的只有133MHz,其余大部分的频率都是KHz级别的。我们主要用Hyperlynx做的SI/PI设计,操作比较简单,但是现在整板的EMC依旧超标,影响画面质量。另外,你们的工具和Mentor PADS有接口吗?
答:Ansoft的工具可以仿真从直流到几十GHz以上频率的信号,只是相对其它工具而言,1GHz以上的有损传输线模型更加精确。据我所知,HyperLynx主要是做SI和crosstalk的仿真,以及一点单根信号线的EMI辐射分析,目前还没有PI分析的功能。影响单板的EMC的原因很多,解决信号完整性和串扰只是解决EMC的其中一方面,电源平面的噪声,去耦策略,屏蔽方式,电流分布路径等都会影响到EMC指标。这些都可以再ansoft的SIwave工具中,通过仿真进行考察。补充说明,ansoft的工具与Mentor PADS有接口。
17、请说明一下什么时候用分割底层来减少干扰,什么时候用地层分区来减少干扰。
答:分割底层,我还没听说过,什么意思?是否能举个例子。地层分割,主要是为了提高干扰源和被干扰体之间的隔离度,如数模之间的隔离。当然分割也会带来诸如跨分割等信号完整性问题,利用ansoft的SIwave可以方便的检查任意点之间的隔离度。当然提高隔离度,还有其它办法,分层、去耦、单点连接、都是办法,具体应用的效果可以用软件仿真。
18、电容跨接两个不同的电源铜箔分区用作高频信号的回流路径,众所周知电容隔直流通交流,频率越高电流越流畅,我的疑惑是现今接入PCB中的电平大都是经过虑除交流的,那么如前所述电容通过的是什么呢?"交流的信号"吗?
答1:这个问题很有点玄妙,没见过很服人的解释。对于交流,理想的是,
电源和地“短路”,然而实际上其间的阻抗不可能真的是0欧。你说的电容,容
量不能太大,以体现出“低频一点接地,搞频多点接地”这一原则。这大概就是该电容的存在价值。经常遇到这样的情况:2个各自带有电源的部件连接后,产生了莫名其妙的干扰,用个瓷片电容跨在2个电源间,干扰就没了。
答2:该电容是用来做稳压和EMI用的,通过的是交流信号。“现今接入PCB中的电平大都是经过虑除交流的”的确如此,不过别忘了,数字电路本身就会产生交流信号而对电源造成干扰,当大量的开关管同时作用时,对电源造成的波动是非常大的。不过在实际中,这种电容主要是起到辅助的作用,用来提高系统的性能,其它地方设计的好的话,完全可以不要。
答3:交流即是变化的。对于所谓的直流电平,比如电源来说,由于布线存在阻抗,当他的负载发生变化,对电源的需求就会变化,或大或小。这种情况下,“串联”的布线阻抗就会产生或大或小的压降。于是,直流电源上就有了交流的信号。这个信号的频率与负责变化的频率有关。电容的作用在于,就近存储一定的电荷能量,让这种变化所需要的能量可以直接从电容处获得。近似地,电容(这时可以看成电源啦)和负载之间好像就有了一条交流回路。电容起到交流回路的作用,大致就是这样的吧……
19、公司新做了一款手机,在做3C认证时有一项辐射指标没过,频率为50-60M,超过了5dB,应该是充电器引起的,就加了几个电容,其它的没有,电容有1uF,100uF的。请问有没有什么好的解决方案(不改充电器只更改手机电路)。在手机板的充电器的输入端加电容能解决吗?
答1:电容大的加大,小的改小,串个BIT,不过是电池导致的可能性不是很大。
答2:你将变频电感的外壳进行对地短接和屏蔽试试。
20、PCB设计如何避免高频干扰?
答:避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加ground guard/shunt traces在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
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