【實例】扁平帶狀電纜之信號線與接地線排列方式分析
發布時間:2015-08-06 來源:深圳市盛博科技嵌入式計算機有限公司 責任編輯:kevinhu
【導讀】扁平帶狀電纜信號線和接地線排列不當就會引起EMI的問題。要如何排列才是最佳?通過下麵這個案例,一起來摸清扁平帶狀電纜信號線與接地線排列的來龍去脈。
眾所周知,信號故障在國防、航天和工業設備等應用中一直都是常見的問題,這是因為PVC和TPE電(dian)纜(lan)的(de)在(zai)長(chang)期(qi)接(jie)觸(chu)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)的(de)侵(qin)蝕(shi)後(hou)性(xing)能(neng)會(hui)減(jian)退(tui)。扁(bian)平(ping)帶(dai)狀(zhuang)電(dian)纜(lan)的(de)出(chu)現(xian)很(hen)好(hao)的(de)解(jie)決(jue)了(le)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti),扁(bian)平(ping)帶(dai)狀(zhuang)電(dian)纜(lan)是(shi)專(zhuan)為(wei)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)而(er)設(she)計(ji),在(zai)經(jing)過(guo)多(duo)次(ci)侵(qin)並(bing)且(qie)仍(reng)可(ke)保(bao)持(chi)極(ji)高(gao)的(de)柔(rou)性(xing),是(shi)應(ying)用(yong)於(yu)小(xiao)體(ti)積(ji),堅(jian)固(gu)耐(nai)用(yong)產(chan)品(pin)中(zhong)的(de)理(li)想(xiang)選(xuan)擇(ze)。這(zhe)也(ye)是(shi)當(dang)今(jin)市(shi)場(chang)上(shang)唯(wei)一(yi)一(yi)種(zhong)滿(man)足(zu)M49055/11和M49055/12軍用規範要求的解決方案,適用於機載航空電子設備和工業設備等惡劣環境下的應用。
扁平帶狀電纜的特點是在-65至 200°C的溫度範圍內具有極高的耐久性,能夠很好耐受酸、酒精、醛類、基質、酯類、烴類(脂肪族、芳烴和鹵化烴)、酮和氧化劑造成的影響。擠壓成型的電纜所封裝的每條導線都帶有絕緣層,不會分層,而低損耗介電常數(2.1)則可確保在最低的損耗下實現最優的信號傳輸效果。
那麼問題來了,扁平帶狀電纜信號線和接地線排列不當就會引起EMI的問題。要如何排列才是最佳?通過下麵這個案例,一起來摸清扁平帶狀電纜信號線與接地線排列的來龍去脈。

圖(a)是MD700的主板與前麵板相連所用的扁平帶狀電纜,這種排列方式就存在很多的問題,例如:1、信號線與它們的地回流線之間形成了很大的環路麵積,這將導致輻射和敏感度問題;2、所有信號線使用同一個地回流路徑,這就產生公共阻抗耦合;3、導(dao)線(xian)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)串(chuan)擾(rao)問(wen)題(ti)等(deng)。由(you)於(yu)這(zhe)樣(yang)的(de)結(jie)構(gou)帶(dai)來(lai)的(de)問(wen)題(ti)太(tai)多(duo),現(xian)在(zai)這(zhe)種(zhong)結(jie)構(gou)的(de)傳(chuan)輸(shu)線(xian)已(yi)基(ji)本(ben)不(bu)被(bei)使(shi)用(yong)了(le),如(ru)果(guo)要(yao)用(yong),就(jiu)應(ying)該(gai)把(ba)地(di)線(xian)分(fen)配(pei)到(dao)電(dian)纜(lan)的(de)中(zhong)心(xin)位(wei)置(zhi)上(shang)的(de)導(dao)線(xian),這(zhe)樣(yang)能(neng)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji)。
在設計的時候,也考慮過使用(b)信號線和地線交替排列和(c)地線—信號線—信號線—地線這兩種結構。圖(b)是shi一yi個ge較jiao好hao的de配pei置zhi,因yin為wei每mei根gen導dao線xian都dou緊jin挨ai著zhe一yi個ge分fen離li的de地di線xian,這zhe種zhong排pai列lie結jie構gou帶dai來lai的de好hao處chu就jiu是shi,環huan路lu麵mian積ji很hen小xiao,公gong共gong阻zu抗kang耦ou合he被bei消xiao除chu額e,並bing且qie所suo有you導dao線xian之zhi間jian的de串chuan擾rao被bei減jian到dao最zui小xiao。
圖(c)的(de)結(jie)構(gou)也(ye)是(shi)每(mei)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)緊(jin)挨(ai)一(yi)個(ge)地(di)線(xian),也(ye)有(you)很(hen)小(xiao)的(de)閉(bi)合(he)環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji),但(dan)因(yin)為(wei)兩(liang)個(ge)信(xin)號(hao)導(dao)線(xian)共(gong)用(yong)一(yi)個(ge)地(di)線(xian),所(suo)以(yi)會(hui)有(you)一(yi)些(xie)公(gong)共(gong)阻(zu)抗(kang)耦(ou)合(he),並(bing)且(qie)串(chuan)擾(rao)要(yao)比(bi)圖(tu)(b)這zhe種zhong結jie構gou要yao高gao。但dan在zai很hen多duo應ying用yong中zhong,這zhe兩liang種zhong結jie構gou可ke以yi提ti供gong足zu夠gou的de性xing能neng了le。但dan美mei中zhong不bu足zu的de是shi,這zhe兩liang種zhong結jie構gou所suo需xu導dao線xian太tai多duo,如ru在zai此ci產chan品pin中zhong,激ji光guang頭tou連lian接jie器qi的de信xin號hao線xian就jiu有you20根,如果采用這兩種結構的話,就會需要30多根連接線。所以上麵兩種結構在此產品中未能得到采用。
最後來講講圖(d)所(suo)示(shi)的(de)結(jie)構(gou),即(ji)在(zai)整(zheng)個(ge)電(dian)纜(lan)寬(kuan)度(du)範(fan)圍(wei)內(nei)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)地(di)平(ping)麵(mian)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji)是(shi)由(you)信(xin)號(hao)導(dao)線(xian)與(yu)它(ta)下(xia)麵(mian)的(de)地(di)平(ping)麵(mian)之(zhi)間(jian)的(de)間(jian)距(ju)來(lai)決(jue)定(ding)的(de)。由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)尺(chi)寸(cun)小(xiao)於(yu)電(dian)纜(lan)中(zhong)線(xian)到(dao)線(xian)的(de)間(jian)距(ju),所(suo)以(yi)環(huan)路(lu)麵(mian)積(ji)就(jiu)小(xiao)於(yu)圖(tu)(b)中交替結構電纜的環路麵積,所以本產品的主板上傳輸線結構均選用這種結構。
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