综合详细分析电磁兼容分层
射和交扰的减小都是有利的。
(4)避免印制电路板导线特性阻抗的不连续性,保证特性阻抗连续,必须做到迹线宽度不要突变、导线不要突然拐角,同層的佈線的寬度必須連續,不同層的走線阻抗也必須連續。
(5)檢查信號線的長度和信號的頻率是否構成諧振,即當佈線長度為信號波長1/4的時候的整數倍時,此佈線將產生諧振,而諧振就會輻射電磁波,產生骚擾。
2. 高速数字电路设计
在电子系统中,需要各种长度的走线。在这些走线上,信号从线的始端传输到终端,需要一定时间。也就是说,信号存在延时。这种延时,在低速系统中可以忽略;但在高速系统中,则不能被忽略。高速PCB设计还需考虑当信号在导线上传输时,如果传输线与始端阻抗或终端阻抗不匹配,将会出现电磁波反射现象,使信号失真,产生干扰脉冲,影响系统运行。
所谓高速PCB,是从数字电路的角度说的,而对于模拟电路的PCB,则是高频问题。高速指的是信号的边缘速率高,而不一定是时钟频率高,可以这么说:时钟频率低的PCB,不一定不是高速PCB,而时钟频率高的PCB,则一定也是高速PCB。一旦把所设计的PCB当作高速PCB来设计后,就需要考虑高速信号的传输、端接、串扰等问题,如果不这样考虑,不进行高速信号的完整性设计,PCB的工作可靠性可能就不能保证,甚至无法正常工作。而对于普通PCB,不去考虑高速的影响,则没有关系。
信号完整性(Signal Integrity,简称SI)是指在信号线上的信号质量及信号定时的准确性。即在要求的时间内,信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度作出响应,不失真的从源端传送到接收端,则该信号是完整的。所以,信号完整性分析是以电压波形为主的分析。
时序是高速系统的核心问题。如果定时不准确,则不能得到准确的逻辑。信号传输时,任何发生在驱动端,互连线或接收端的延时或波形畸变都会导致传输失败。
破坏信号完整性的原因有:所使用的芯片切换速度过快;端接元件布设不合理、电路互连不合理以及传输线、过孔等引起的阻抗不连续;线距过小引起的串扰以及尖峰电压等都会引起信号完整性问题。信号完整性问题包括反射、串扰、过冲、振荡、时延和电磁骚扰发射等。信号完整性分析的目标是保证可靠的高速数据传输。高速数字系统设计成功的关键在于保持信号的完整性。从广义上讲,信号完整性问题指的是在高速产品中,互连线引起的所有问题。它主要研究互连线与数字信号电压电流波形相互作用时,如何影响产品性能。信号完整性问题包括:
反射信号Reflected signals
延时和时序错误Delay & TIming errors
过冲与下冲Overshoot/Undershoot
振铃Ringing(多次跨越逻辑电平门限错误False switching )
串扰Induced Noise (or crosstalk)
电磁辐射EMI radiaTIon
为了实现信号完整性,必须缩短 S 并进行阻抗匹配,阻抗匹配方法有:串联电阻、并联电阻、戴维南网络、RC网络、二极管阵等。
第二层 接地设计
一.接地设计是重在治本的重要一层。
1.接地是指将一个电路、设备、分系统与参考地连接,目的在于提供一个等电位点或面。接地必须有接地导体和参考地才能完成。
2.参考地的含义是广泛的,可以是大地,也可以是起大地作用的,有足够面积的导体。如飞机或船舶的壳体,机柜的柜体等。理想的参考地是一个零电位、零阻抗的物理体。能为电路或系统提供基准电位;能抑制产品内部产生的电磁骚扰以及外部进入产品的电磁骚扰;并能为电流流回源提供一条低阻抗路径。
3接地是一个系统概念。电流幅值和频率是两项关键因素。对接地分类是为了选择接地体及其连接方式。
接地分类 接地电流幅值 接地电流频率范围
信号地 (回流地) 几mA-几A 直流-GHz
电源地 几mA-几A 《50-60Hz
保护地 (安全地) 10A-1000A 《50-60Hz
防雷地 《240kA 200kHz-500MHz
参考地 (EMI地) μA-A 直流-微波
参考地任务之一是为EMI电流提供一个受控抑制通道。关键是在极宽的频率范围内保持低阻抗。
防雷地是提供一条将雷电电流通入大地的受控通道。关键是同时维持低电阻和低电感,并且提供充分的瞬态电流容量。
安全地(保护地 )主要是为了保护人身安全。通常将金属壳体接地,出现故障时确保故障电流流入大地。
电源地的主要问题是维持低阻抗,并提供足够的电流容量。
信号地(回流地)为信号提供一个回流通道
二.接地方式
1.悬浮地
信号电平较大或接近时,该模块应接系统地,信号电平较小或相差大时,低电平信号模块应接悬浮地。
设备悬浮地
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