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模块电源设计:PCB中带状线、电线、电缆间的串音和电磁耦合

作者:广州市爱浦电子来源:网络 日期:2017年7月13日 09:21
        PCB中带状线、电线、电缆间的串音是印刷电路板线路中存在的最难克服的问题之一。这里所说的串EMC广意义上的串音,不管是有用信号还是噪声,串音均用导线的互容和互感来表示。当在EMc预测和解决EMI问题时,首先应确定发射源的耦合途径是传导的、辐射的还是串音的。例如,当PCB上某带状线上载入控制和逻辑电平时,与其靠近的第二条带状线上载有低电平信号;当平行布线长度超过10cm时,就预期会产生串音干扰。当一长电缆载
人几组串行或并行高速数据和遥控线时,串音干扰也成为主要问题。靠近的电线和电缆之间的串音是由电场通过互容、磁场通过互感引起的。
        当考虑在PCB带状线、电缆中的导体或靠近的电线和电缆的串音问题时,最主要的是确定电场(互容)、磁场(互感)耦合中哪个是主要的。确定哪种耦合模型主要取决于线路阻抗、频
率和其他因素。对线路阻抗,一个粗略的原则是:当源和接收器阻抗的乘积小于3002时,耦合的主要是磁3002源1和接收器阻抗的乘积大于10002时,耦合的主要是电场;当源和接收器阻抗的乘积在3002~10002之间时,则磁场或电场都可能成为主要耦合,这时取决于线路间的配置和频率。
        上述标准并不适用于所有的情况。例如,在地(底)板上PCB带状线之间的串音,这时PCB上带状线特性阻抗可能较低,而负载和源阻抗可能较高,但串音仍以电场(互容)耦合为主。一般来说,在高频时电容耦合是主要的,但如果源或接收器中之一或两者采用屏蔽电缆并在屏蔽层两端接地,则磁场耦合将是主要的。另外,低频一般有较低的电路阻抗,则电感耦合是主要的。
        串音预测计算程序是计算PCB上数字和模拟信号适当的编制的U Wave Spicke程序可脉冲上升时间表格。
        PCB电磁辐射分两种基本类型:差模辐射与共模辐射。差模辐射的特点取决于闭合环路中电流PCB;共模辐射由对地的干扰(噪声)电压引起。目前的文献中对共模辐射讨论得较少,但实际PcB或电路并非都是由单根或回路轨迹组成,而且即使是并行电路轨迹的电流也并非相等'所以在分析辐射问题时,只考虑差模电流的作用远远不够,必须考虑轨迹中所有电流的作用。同时因为差模电流的辐射是相减的,而共模电流的辐射则是相加的,所以共模电流即使比差模的电流小很多,也会产生相当程度的辐射电场。
        电磁辐射主PCB现在对周围的电子系统构成窄带与宽带干扰;另一方面造成潜在的信息泄漏问题。影响PcB电磁辐射的因素主要是PCB的结构的激励因素,PCB的结构不同,其辐射效果也不同,传输带的长度、回路面积、地线走向、整体布局等都会影响到辐射效果。除结构
胭外,还有激励因素,比如幅值、周期、脉冲宽度、上升与下降时间、频率等也都是影响辐射效果及频率特性的重要因素。显然PCB的布局设计将直接关系到整机电磁辐射的强弱。在确锄激励状态下,整机系统辐射水平的抑制和降低,必须从PCB的辐射分析及布局的优化设计着手。
        目前有不少文献对PCB的辐射问题进行讨论,提出PCB辐射的简化计算方法和测试手∥隧、段。然而,由于结构参数与激励参数的差异,PCB的辐射问题不可能像其他电路那样用一#模型就可以分析解决。比如,电偶极子和磁偶极子的辐射模型只有在电路线路长度小于波*和测试点距离的情况下才能适用。另外,对一块PCB来说,众多的线路和回路是潜在的辐#源。所以PCB的整体辐射效果应是各辐射单元辐射效果的叠加,总体辐射作用的大小主黠频率、辐射源长度或面积、激励强度、方位等因素有关。此外,布线结构的合理设计对降自PCB辐射也具有关键的作用。
        消除辐射干扰最有效的方法是采取屏蔽,屏蔽噪声源或屏蔽敏感电路。除屏蔽方法外,Ⅱ
可以通过改变电路设计来提高系统的抗干扰能力。
        为了抑制PCB电磁辐射,除了采用相应的技术措施外,CISPR、CENELEC、FCC和VDE等国际组织先后颁布了有关数字电子设备电磁辐射的约束规范。目前辐射标准覆盖的频荆30MHz~lGHz,在不久的将来会扩展到5~40GHz。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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