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zhiEMI/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PCBbanshejizuizhongyaodekaolvjiushibadianyuandianyaxianggebufendianlugongdian,jiangzaoshengjiangweizuidi,tajiurutongkaifayigewuganraodianyuan。yigehaodejiediqizukangyinggaiweiling,yincikeyitigongyigehaodecankaodianyageisuoyoudedianlu,tongshiyebuhuiyouEMI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PCB板(ban)中(zhong),另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)交(jiao)變(bian)電(dian)磁(ci)場(chang),電(dian)流(liu)流(liu)通(tong)於(yu)一(yi)個(ge)由(you)導(dao)線(xian)所(suo)圍(wei)成(cheng)的(de)閉(bi)回(hui)路(lu),它(ta)們(men)會(hui)使(shi)得(de)電(dian)路(lu)的(de)串(chuan)音(yin),以(yi)及(ji)輻(fu)射(she)更(geng)加(jia)的(de)嚴(yan)重(zhong)。分(fen)散(san)電(dian)源(yuan)的(de)效(xiao)能(neng)是(shi)受(shou)到(dao)板(ban)子(zi)上(shang)電(dian)路(lu)的(de)不(bu)同(tong)電(dian)位(wei)所(suo)決(jue)定(ding),設(she)計(ji)的(de)目(mu)的(de)是(shi)盡(jin)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)電(dian)源(yuan)網(wang)絡(luo)的(de)阻(zu)抗(kang)。通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)有(you)兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)解(jie)決(jue),分(fen)別(bie)為(wei)利(li)用(yong)電(dian)源(yuan)總(zong)線(xian)以(yi)及(ji)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)。
yibanshejizheqingxiangyushiyongdianyuanzongxian,shiyinweitajuyouhelidechengben,guweishouxuan,danshidianyuanzongxianshiyuxinhaoxianfenxiangzhenggebujuceng,yijiyouxuduodedianyuangongyingdaosuoyoudezhuangzhi。tongchangzongxianweijichangyouzhai,suoyitadezukangbijiaoda,zhejiushiweishenmedianliushouxianzhiyuzongxiansuodingyidelujing。youqijiansuochanshengdeEMI,都是與電源總線上的器件有關聯。
zhiyudianyuanpingmianyinqichongmanlezhenggebujuceng,bingqiedianyuanpingmiandezukangshiweidianyuanzongxianyixiaobufen。zaidianyuanpingmianshang,yinweidianliulujingmeiyoushoudaoxianzhi,suoyizaoshengdianliushifensande。suoyanxingdelujingzukangyejiaodi,suoyidianyuanpingmianjiaodianyuanzongxiananjing。dianyuanpingmiandelingwaiyigegongneng,shiyuxitongzhongduiyusuoyoudexinhaotigongjunyouyitiaofanhuilujing,keyiyonglaixianzhixuduogaosuzaoshengdewenti。
在zai低di速su時shi,電dian流liu流liu向xiang最zui低di電dian阻zu的de路lu徑jing,在zai高gao速su時shi,在zai所suo既ji給gei的de返fan回hui電dian流liu路lu徑jing的de電dian感gan是shi遠yuan低di於yu有you效xiao的de電dian阻zu,高gao速su返fan回hui電dian流liu是shi走zou最zui低di電dian感gan的de路lu徑jing,但dan此ci一yi路lu徑jing並bing非fei是shi最zui低di電dian阻zu的de路lu徑jing。此ci一yi最zui低di電dian感gan返fan回hui路lu徑jing是shi被bei直zhi接jie的de放fang在zai一yi個ge信xin號hao導dao通tong器qi之zhi下xia,並bing於yu返fan回hui電dian流liu路lu徑jing之zhi間jian有you一yi最zui小xiao的de總zong回hui路lu。電dian源yuan平ping麵mian提ti供gong給gei係xi統tong中zhong所suo有you的de信xin號hao一yi個ge返fan回hui路lu徑jing,則ze電dian流liu就jiu可ke以yi經jing由youVCC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)。
在zai線xian路lu負fu載zai端duan的de信xin號hao可ke以yi被bei組zu合he形xing成cheng環huan型xing,以yi降jiang低di係xi統tong的de速su度du,它ta也ye可ke能neng會hui造zao成cheng錯cuo誤wu的de時shi序xu,甚shen至zhi於yu破po壞huai係xi統tong的de功gong能neng。故gu應ying該gai將jiang終zhong端duan線xian的de終zhong端duan電dian阻zu降jiang低di,或huo是shi限xian製zhi於yu無wu反fan射she之zhi下xia,使shi其qi電dian阻zu值zhi匹pi配pei於yu傳chuan輸shu線xian的de特te性xing阻zu抗kang時shi才cai能neng有you效xiao抑yi製zhi反fan射she。
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。
lingwaiyigejiqiaoshibingrudianzujidianrong,dianrongkeshijiaoliuduanluyuzhiliukailu,ciyidianlukeyibeicankaoqieshiweijiaoliuzhongduan。fuzaizhongduanjishudeshejikeyixianzhidiyicifanshe。
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、waibujiancechuangkouyijimianbananzhuangzujiandengdouxuyaozaipingbizhaoshangdakong,congerdadajiangdilepingbixingneng。jinguangoucaohefengxibukebimian,danzaipingbishejizhongduiyudianlugongzuopinlvbochangyouguandegoucaochangduzuozaixikaolvshihenyouhaochude。
2.2屏蔽設計關鍵
shebeiyibandouxuyaojinxingpingbi,zheshiyinweijiegoubenshencunzaiyixiecaohefengxi。suoxupingbiketongguoyixiejibenyuanzequeding,danshililunyuxianshizhijianhaishiyouchabie。liruzaijisuanmougepinlvxiachendiandedaxiaohejianjushihaibixukaolvxinhaodeqiangdu,rutongzaiyigeshebeizhongshiyongleduogechuliqishideqingxing,biaomianchulijidianpianshejishibaochichangqipingbiyishixianEMC性能的關鍵因素。
由(you)於(yu)接(jie)縫(feng)會(hui)導(dao)致(zhi)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)導(dao)通(tong)率(lv)下(xia)降(jiang),因(yin)此(ci)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)率(lv)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)。要(yao)注(zhu)意(yi)低(di)於(yu)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)的(de)輻(fu)射(she)其(qi)衰(shuai)減(jian)隻(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)縫(feng)隙(xi)的(de)長(chang)度(du)直(zhi)徑(jing)比(bi),例(li)如(ru)長(chang)度(du)直(zhi)徑(jing)比(bi)為(wei)3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、銅tong焊han或huo錫xi焊han是shi薄bo片pian之zhi間jian進jin行xing永yong久jiu性xing固gu定ding的de常chang用yong方fang式shi,接jie合he部bu位wei金jin屬shu表biao麵mian必bi須xu清qing理li幹gan淨jing,以yi使shi接jie合he處chu能neng完wan全quan用yong導dao電dian的de金jin屬shu填tian滿man。不bu建jian議yi用yong螺luo釘ding或huo鉚mao釘ding進jin行xing固gu定ding,因yin為wei緊jin固gu件jian之zhi間jian接jie合he處chu的de低di阻zu接jie觸chu狀zhuang態tai不bu容rong易yi長chang久jiu保bao持chi。
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。
一(yi)旦(dan)了(le)解(jie)到(dao)這(zhe)些(xie)隱(yin)藏(zang)行(xing)為(wei)就(jiu)很(hen)容(rong)易(yi)可(ke)以(yi)設(she)計(ji)出(chu)一(yi)個(ge)能(neng)夠(gou)符(fu)合(he)要(yao)求(qiu)的(de)產(chan)品(pin)了(le)。同(tong)時(shi)也(ye)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)主(zhu)動(dong)組(zu)件(jian)之(zhi)切(qie)換(huan)速(su)度(du)所(suo)帶(dai)來(lai)之(zhi)隱(yin)藏(zang)行(xing)為(wei),其(qi)中(zhong)隱(yin)藏(zang)著(zhe)有(you)電(dian)感(gan)、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shengEMI,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(ru)LVDSdengchafenfangshifasongxinhaodejishunengtongguojieshouchafenxianludegongmozaoshengerjiejuezhegewenti,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(mo)EMIlvboqidejiandandianganqi。zhezhongeliuxianquanyoulianggeraozhixiangtongderaozugoucheng,yixiaochuchamodianliuyinqidediancichang,huanxingeliuxianquanshijianruofushezuihaodeeliuxianquanzhiyi。yuanhuanshiyixiehuanzhuangchengxingtierui,daiyouchuanguohuanzhuangzhongxindexianquan。cichanghuanraotieruidezhongyangyundong,jiangcichangxianzhizaitieruideneibu。
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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