EMC经典问答85问(31-36问)

31、在高速 PCB 设计时,设计者应该从那些方面去考虑 EMC、EMI 的规则呢?
答:一般 EMI/EMC 设计时需要同时考虑辐射(radiated)与传导(conducted)两个方面. 前者归属于频率较高的部分(>30MHz)后者则是较低频的部分(<30MHz). 所以不能只注意高频而忽略低频的部分.一个好的EMI/EMC 设计必须一开始布局时就要考虑到器件的位置, PCB 迭层的安排, 重要联机的走法, 器件的选择等, 如果这些没有事前有较佳的安排, 事后解决则会事倍功半, 增加成本. 例如时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器, 高速信号尽量走内层并注意特性阻抗匹配与参考层的连续以减少反射, 器件所推的信号之斜率(slew rate)尽量小以减低高频成分, 选择去耦合(decoupling/bypass)电容时注意其频率响应是否符合需求以降低电源层噪声. 另外, 注意高频信号电流之回流路径使其回路面积尽量小(也就是回路阻抗 loop impedance 尽量小)以减少辐射. 还可以用分割地层的方式以控制高频噪声的范围. 最后,适当的选择 PCB 与外壳的接地点(chassis ground)。
32、PCB 设计时,怎样通过安排迭层来减少 EMI 问题?
答:首先,EMI 要从系统考虑,单凭 PCB 无法解决问题。层叠对 EMI 来讲,我认为主要是提供信号最短回流路径,减小耦合面积,抑制差模干扰。另外地层与电源层紧耦合,适当比电源层外延,对抑制共模干扰有好处。
33、PCB 设计时,为何要铺铜?
答:一般铺铜有几个方面原因:
1,EMC.对于大面积的地或电源铺铜,会起到屏蔽作用,有些特殊地,如 PGND 起到防护作用。
2,PCB 工艺要求。一般为了保证电镀效果,或者层压不变形,对于布线较少的 PCB 板层铺铜。
3,信号完整性要求,给高频数字信号一个完整的回流路径,并减少直流网络的布线。
当然还有散热,特殊器件安装要求铺铜等等原因。
34、安规问题:FCC、EMC 的具体含义是什么?
答: FCC: federal communication commission 美国通信委员会;EMC: electro megnetic compatibility 电磁兼容。FCC 是个标准组织,EMC 是一个标准。标准颁布都有相应的原因,标准和测试方法。
35、在做 pcb 板的时候,为了减小干扰,地线是否应该构成闭和形式?
答:在做 PCB 板的时候,一般来讲都要减小回路面积,以便减少干扰,布地线的时候,也不 应布成闭合形式,而是布成树枝状较好,还有就是要尽可能增大地的面积。
36、PCB 设计中,如何避免串扰?
答:变化的信号(例如阶跃信号)沿传输线由A到B 传播,传输线 C-D 上会产生耦合信号,变化的信号一旦结束也就是信号恢复到稳定的直流电平时,耦合信号也就不存在了,因此串扰仅发生在信号跳变的过程当中,并且信号沿的变化(转换率)越快,产生的串扰也就越大。空间中耦合的电磁场可以提取为无数耦合电容和耦合电感的集合,其中由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分成前向串扰和反向串扰 Sc,这个两个信号极性相同;由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰和反向串扰 SL,这两个信号极性相反。耦合电感电容产生的前向串扰和反向串扰同时存在,并且大小几乎相等,这样,在受害网络上的前向串扰信号由于极性相反,相互抵消,反向串扰极性相同,叠加增强。串扰分析的模式通常包括默认模式,三态模式和最坏情况模式分析。默认模式类似我们实际对串扰测试的方式,即侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害网络驱动器保持初始状态(高电平或低电平),然后计算串扰值。这种方式对于单向信号的串扰分析比较有效。三态模式是指侵害网络驱动器由翻转信号驱动,受害的网络的三态终端置为高阻状态,来检测串扰大小。这种方式对双向或复杂拓朴网络比较有效。最坏情况分析是指将受害网络的驱动器保持初始状态,仿真器计算所有默认侵害网络对每一个受害网络的串扰的总和。这种方式一般只对个别关键网络进行分析,因为要计算的组合太多,仿真速度比较慢。

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