在电路设计中EMI/EMC 常见的经典24问。
17、请说明一下什么时候用分割底层来减少干扰,什么时候用地层分区来减少干扰。
答:分割底层,我还没听说过,什么意思?是否能举个例子。 地层分割,主要是为了提高干扰源和被干扰体之间的隔离度,如数模之间的隔离。当然分割也会带来诸如跨分割等信号完整性问题,利用 ansoft 的SIwave 可以方便的检查任意点之间的隔离度。当然提高隔离度,还有其它办法,分层、去耦、单点连接、都是办法,具体应用的效果可以用软件仿真。
18、电容跨接两个不同的电源铜箔分区用作高频信号的回流路径,众所周知电容隔直流通交流,频率越高电流越流畅,我的疑惑是现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的,那么如前所述电容通过的是什么呢?"交流的信号"吗?
答 1:这个问题很有点玄妙,没见过很服人的解释。对于交流,理想的是,电源和地“短路”,然而实际上其间的阻抗不可能真的是 0 欧。你说的电容,容量不能太大,以体现出“低频一点接地,搞频多点接地”这一原则。这大概就是该电容的存在价值。经常遇到这样的情况:2 个各自带有电源的部件连接后,产生了莫名其妙的干扰,用个瓷片电容跨在 2 个电源间,干扰就没了。
答 2:该电容是用来做稳压和 EMI 用的,通过的是交流信号。“现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的”的确如此,不过别忘了,数字电路本身就会产生交流信号而对电源造成干扰,当大量的开关管同时作用时,对电源造成的波动是非常大的。不过在实际中,这种电容主要是起到辅助的作用,用来提高系统的性能,其它地方设计的好的话,完全可以不要。
答 3:交流即是变化的。对于所谓的直流电平,比如电源来说,由于布线存在阻抗,当他的负载发生变化,对电源的需求就会变化,或大或小。这种情况下,“串联”的布线阻抗就会产生或大或小的压降。于是,直流电源上就有了交流的信号。这个信号的频率与负责变化的频率有关。电容的作用在于,就近存储一定的电荷能量,让这种变化所需要的能量可以直接从电容处获得。近似地,电容(这时可以看成电源啦)和负载之间好像就有了一条交流回路。电容起到交流回路的作用,大致就是这样的吧……
19、公司新做了一款手机,在做 3C 认证时有一项辐射指标没过,频率为 50-60M,超过了 5dB,应该是充电器引起的,就加了几个电容,其它的没有,电容有 1uF,100uF 的。请问有没有什么好的解决方案(不改充电器只更改手机电路)。在手机板的充电器的输入端加电容能解决吗?
答 1:电容大的加大,小的改小,串个 BIT,不过是电池导致的可能性不是很大。
答 2:你将变频电感的外壳进行对地短接和屏蔽试试。
20、PCB 设计如何避免高频干扰?
答:避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加 ground guard/shunt traces 在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
21、PCB 设计中如何解决高速布线与 EMI 的冲突?
答:因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用安排走线和 PCB 叠层的技巧来解决或减少 EMI 的问题, 如高速信号走内层。 最后才用电阻电容或
ferrite bead 的方式, 以降低对信号的伤害。
22、若干 PCB 组成系统,各板之间的地线应如何连接?
答:各个 PCB 板子相互连接之间的信号或电源在动作时,例如 A 板子有电源或信号送到 B 板子,一定会有等量的电流从地层流回到 A 板子 (此为 Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗最小的地方流回去。所以,在各个不管是电源或信号相互连接的接口处,分配给地层的管脚数不能太少,以降低阻抗,这样可以降低地层上的噪声。另外,也可以分析整个电流环路,尤其是电流较大的部分,调整地层或地线的接法,来控制电流的走法(例如,在某处制造低阻抗,让大部分的电流从这个地方走),降低对其它较敏感信号的影响。
23、PCB 设计中差分信号线中间可否加地线?
答:差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理最重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处,如 flux cancellation,抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线,便会破坏耦合效应。
24、适当选择 PCB 与外壳接地的点的原则是什么?
答:选择 PCB 与外壳接地点选择的原则是利用 chassis ground 提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如,通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将 PCB的地层与 chassis ground 做连接,以尽量缩小整个电流回路面积,也就减少电磁辐射。
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