EMC學習之電磁輻射
發布時間:2019-01-25 責任編輯:lina
【導讀】EMI關guan注zhu的de是shi電dian磁ci能neng量liang的de輻fu射she,包bao括kuo外wai部bu電dian磁ci環huan境jing對dui自zi身shen係xi統tong的de幹gan擾rao,以yi及ji自zi身shen輻fu射she的de電dian磁ci能neng量liang對dui外wai部bu係xi統tong的de幹gan擾rao。這zhe些xie幹gan擾rao都dou不bu能neng超chao過guo一yi個ge限xian度du,超chao過guo了le這zhe個ge限xian度du就jiu會hui引yin起qi問wen題ti,這zhe些xie幹gan擾rao歸gui根gen結jie底di還hai是shi影ying響xiang了le係xi統tong的de信xin號hao完wan整zheng性xing。

EMI關guan注zhu的de是shi電dian磁ci能neng量liang的de輻fu射she,包bao括kuo外wai部bu電dian磁ci環huan境jing對dui自zi身shen係xi統tong的de幹gan擾rao,以yi及ji自zi身shen輻fu射she的de電dian磁ci能neng量liang對dui外wai部bu係xi統tong的de幹gan擾rao。這zhe些xie幹gan擾rao都dou不bu能neng超chao過guo一yi個ge限xian度du,超chao過guo了le這zhe個ge限xian度du就jiu會hui引yin起qi問wen題ti,這zhe些xie幹gan擾rao歸gui根gen結jie底di還hai是shi影ying響xiang了le係xi統tong的de信xin號hao完wan整zheng性xing。
我們在接觸新鮮事物的時候,通常習慣用自己熟悉的知識去解釋自己不熟悉的事物。EMC知識更多的涉及到微波和射頻,對於像我這種專注於信號完整性而對EMC知識知之甚少的菜鳥來說,最初也隻能用SI的一些基礎知識去撬開EMC設計的大門了。在我的認知裏,EMI關guan注zhu的de是shi電dian磁ci能neng量liang的de輻fu射she,包bao括kuo外wai部bu電dian磁ci環huan境jing對dui自zi身shen係xi統tong的de幹gan擾rao,以yi及ji自zi身shen輻fu射she的de電dian磁ci能neng量liang對dui外wai部bu係xi統tong的de幹gan擾rao。這zhe些xie幹gan擾rao都dou不bu能neng超chao過guo一yi個ge限xian度du,超chao過guo了le這zhe個ge限xian度du就jiu會hui引yin起qi問wen題ti,這zhe些xie幹gan擾rao歸gui根gen結jie底di還hai是shi影ying響xiang了le係xi統tong的de信xin號hao完wan整zheng性xing。
電路板上的電磁能量是怎麼輻射出去的?
說到這裏,我就想起了下麵這幅圖,這也是我對電磁輻射最基本的印象。

圖1 PCB的電磁輻射
早期的PCB是單層板的,芯片之間是通過導線連接起來,電源線和信號線沒啥區別,僅僅是連通的導線而已。這又讓我想到了自己的畢業設計,是一個單片機控製的LED顯示屏,這個係統很簡單,就幾個IC以及色環電阻,電容都沒幾個,通過簡單的焊接,電路就可以工作了。根本就沒有用到微帶線,帶狀線,雙絞線,同軸電纜這些東東。
學習高速設計之後,我明白了,隨著頻率的上升,信號跳變產生的電磁能量也在增加。芯片之間再也不能這樣簡單的連接起來了,像圖1這(zhe)種(zhong)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa),會(hui)使(shi)回(hui)路(lu)電(dian)感(gan)很(hen)大(da),回(hui)路(lu)電(dian)感(gan)很(hen)大(da),就(jiu)會(hui)使(shi)得(de)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)感(gan)抗(kang)很(hen)大(da),信(xin)號(hao)根(gen)本(ben)不(bu)會(hui)老(lao)老(lao)實(shi)實(shi)沿(yan)導(dao)線(xian)傳(chuan)播(bo),而(er)是(shi)會(hui)輻(fu)射(she)到(dao)空(kong)間(jian)中(zhong)去(qu)。
怎麼解決電路板的電磁輻射問題?
在SI工程師眼中,使用微帶線或者帶狀線是為了給信號提供一個低阻抗的傳輸路徑。這在EMC工程師眼中也是電磁屏蔽的需要。在使用了微帶線或者帶狀線之後,電磁能量就被控製在了導體之間的介質中了。
為(wei)什(shen)麼(me)在(zai)使(shi)用(yong)了(le)微(wei)帶(dai)線(xian)和(he)帶(dai)狀(zhuang)線(xian)後(hou),電(dian)磁(ci)能(neng)量(liang)大(da)部(bu)分(fen)會(hui)被(bei)束(shu)縛(fu)在(zai)介(jie)質(zhi)中(zhong)呢(ne)?主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)與(yu)回(hui)流(liu)路(lu)徑(jing)靠(kao)的(de)更(geng)近(jin),這(zhe)樣(yang)整(zheng)個(ge)回(hui)路(lu)的(de)電(dian)感(gan)就(jiu)減(jian)小(xiao)了(le)。不(bu)信(xin)我(wo)們(men)來(lai)使(shi)用(yong)軟(ruan)件(jian)計(ji)算(suan)一(yi)下(xia)

回流路徑靠的近

回流路徑靠的遠
由you上shang圖tu可ke知zhi,參can考kao平ping麵mian對dui傳chuan輸shu線xian的de單dan位wei長chang度du有you效xiao電dian感gan的de影ying響xiang是shi很hen大da的de。可ke以yi想xiang象xiang,在zai高gao頻pin條tiao件jian下xia,如ru果guo信xin號hao擁yong有you很hen好hao的de回hui流liu路lu徑jing,那na麼me它ta所suo感gan受shou到dao的de回hui路lu電dian感gan就jiu會hui很hen小xiao,信xin號hao就jiu會hui按an照zhao人ren們men的de意yi願yuan從cong發fa射she端duan傳chuan輸shu到dao接jie收shou端duan,如ru果guo信xin號hao感gan受shou到dao的de回hui路lu電dian感gan很hen大da就jiu會hui產chan生sheng輻fu射she問wen題ti。
小結
在(zai)低(di)頻(pin)的(de)時(shi)候(hou),可(ke)以(yi)不(bu)考(kao)慮(lv)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)問(wen)題(ti),低(di)頻(pin)時(shi)導(dao)線(xian)周(zhou)圍(wei)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)變(bian)化(hua)沒(mei)有(you)那(na)麼(me)強(qiang)烈(lie),導(dao)線(xian)的(de)電(dian)感(gan)效(xiao)應(ying)也(ye)不(bu)會(hui)表(biao)現(xian)的(de)那(na)麼(me)明(ming)顯(xian)。但(dan)是(shi)到(dao)了(le)高(gao)頻(pin),電(dian)磁(ci)場(chang)變(bian)化(hua)劇(ju)烈(lie),應(ying)該(gai)充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)與(yu)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)的(de)耦(ou)合(he)問(wen)題(ti),利(li)用(yong)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)與(yu)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)的(de)耦(ou)合(he)來(lai)減(jian)小(xiao)整(zheng)個(ge)回(hui)路(lu)的(de)電(dian)感(gan),控(kong)製(zhi)導(dao)線(xian)向(xiang)空(kong)間(jian)發(fa)射(she)的(de)電(dian)磁(ci)能(neng)量(liang)。
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