用最佳终端匹配策略降低电磁辐射的干扰

很难提供这种受约束的、纯电阻的负载。若我们在线路的远端用一个电阻接地（直流并联接地）来做终端匹配，则一定会同时出现一个与电阻负载并联的电容，这将会在某一些频率上产生阻抗的不匹配。这种阻抗的不匹配将会引起反射。这些反射有可能引起用电压脉冲表示的数据错误。但是这些反射经常会沿着线路布线产生高频驻波。这些驻波把线路布线变成了非常高效率的天线。我们的目标是把线路的终端匹配好，使得与想要传输的电压/电流脉冲信号有关的任何高次谐波都不会产生反射。对在远端串连电容/电阻阻抗（交流并联接地）的终端匹配进行类似分析的结果表明，终端阻抗不可能在所有频率上与线路网络的阻抗匹配。

使用串联电源端终端匹配方法（series-source termination）是另一种替代办法。在这个方法中，不需要配置远端的终端匹配电阻，而且我们期望线路远端会产生反射。我们把终端匹配电阻串连到电源附近的线路上，选择恰当的匹配电阻值，使得电源阻抗与线路网络阻抗正好匹配，这样做就可以避免（由电源近端不匹配所产生的）二次反射。因为二次反射被终止了，驻波也就不会产生，因而就有可能降低EMI辐射。在下一节中的例子我们将可以看到，对线路网络上的电流做仔细的分析也是很重要的。

采用二极管做终端匹配阻抗虽然看起来可以产生非常好的电压波形，但是必须付出电流波形很差的代价。这是因为二极管两端的管压降变化很小（能维持基本不变），但电流可以有很大的变化。记住，这将产生电流辐射而不是电压辐射，所以很容易看到采用二极管做终端匹配对电磁兼容性的改进很不利，应该避免。

信号电流分析举例

下面举一个例子，说明如何通过电流分析来降低个人计算机PC线路板的电磁干扰辐射。选择工作频率为133MHz的时钟网络做分析。用适当IBIS模型分别表示驱动器和接收器。采用电源串联电阻终端匹配的方案。对本线路网络"缺省"的终端匹配电阻值为22_。

图1 选用不同的终端匹配电阻时，在接收端看到的电压波形

可以选用不同的终端匹配电阻，当终端匹配电阻在10_到39_（典型范围）之间改变时，接收端相应的电压波形有所改变。图1显示了终端匹配电阻的选择对电压波形的影响。随着终端匹配电阻值的增加，脉冲的幅度有一些降低，上升时间有一些延长。分析信号完整性的工程师可能愿意接受任何一个图上显示的波形，因为它们都足够好，可以确保系统的正确运行。因为这个分析的目的是为了减少可能的辐射，接收器端线路上的电流也得到了分析。

图2 选用不同的终端匹配电阻时，在接收端看到的电流波形

图2显示了当终端匹配电阻值不同时，接收端的电流波形各不相同。我们立刻可以看出当匹配电阻为10_时，其电流值远比选用其他匹配电阻值时大。进一步分析表明当匹配电阻为22_和25_时会出现一些"特别"的波形，当选用的匹配电阻值继续增大时，这些特别的波形便消失了。

虽然这很有用，但这并没有真正说明高频谐波（最常见的辐射问题）减少的具体数量。因此，需要对时间域的信号波形进行傅立叶变换以得到频率域的频谱。选用不同的终端匹配电阻时的电压和电流的频谱如图3和图4所示。

图3 选用不同的终端匹配电阻时，有用信号谐波电流的幅度与频率的关系

图4 选用不同的终端匹配电阻时，有用信号谐波电流的幅度与频率的关系（1~2GHz）

以上结果表明每个谐波频点上的电流幅度差别很大。对每一个谐波频率点做进一步分析可以看到当终端匹配电阻从10_变化到30_时，电流幅度逐渐下降。进一步增加电阻值并不能显著地降低给定谐波频率上的电流幅度。

图5 选用不同的终端匹配电阻时，有用信号谐波电流幅度的缩减与频率的关系

图5显示了采用不同的终端匹配电阻时，信号谐波的电流变化（delta）幅度的缩小与频率增加的关系图。这幅图显示在各不同的谐波频率点，不管终端匹配电阻是从10_变化到39_，还是从10_变化到30_，这两种情况下，电流幅度的缩小基本相同。正如图5所示，在某些谐波频率点，电流幅度的减少高达45dB。

这个结论非常有意义，因为用了终端匹配电阻就能显著地减少辐射电流，这样做几乎没有什么产品的设计还会遇到电磁辐射达不到标准的问题。有用信号的高频谐波的电流幅度减小了，潜在的引起干扰的共模电流也将减小同样的量。这样将在最终产品中大大减少对滤波和屏蔽密封的需求。工程师们应该对他们自己说，"辐射是由于不需要的电流引起的，我们只需要把不需要的电流消除就行了，为什么我们还要与辐射问题较劲呢？"

总结

本论文表明，EMI辐射的显著减少最终可以通过减少共模电流中的高频谐波分量达到，即首先减少内