EMC经典问答85问（78-81问）

78、磁珠与电感有什么区别？高频时磁珠怎么滤波？
电感是用来控制 PCB 内的 EMI。对电感而言，它的感抗是和频率成正比的。这可以由公式：XL = 2πfL 来说明，XL 是感抗（单位是Ω）。例如：一个理想的 10 mH 电感，在 10 kHz 时，感抗是 628Ω；在 100 MHz时，增加到 6.2 MΩ。因此在 100 MHz 时，此电感可以视为开路（open circuit）。在 100 MHz 时，若让一个讯号通过此电感，将会造成此讯号品质的下降（这是从时域来观察）。和电容一样，此电感的电气参数（线圈之间的寄生电容）限制了此电感只能在频率 1 MHz 以下工作。问题是，在高频时，若不能使用电感，那要使用什么呢？

答案是，应该使用「铁粉珠（ferrite bead）」。铁粉材料是铁镁或铁镍合金，这些材料具有高的导磁系数（permeability），在高频和高阻抗下，电感内线圈之间的电容值会最小。铁粉珠通常只适用于高频电路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性（包含有电阻和抗性分量），因此会造成线路上的些微损失。在高频时，它基本上只具有抗性分量（jωL），并且抗性分量会随着频率上升而增加。实际上，铁粉珠是射频能量的高频衰减器。其实，可以将铁粉珠视为一个电阻并联一个电感。在低频时，电阻被电感「短路」，电流流往电感；在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。本质上，铁粉珠是一种「耗散装置（dissipative device）」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只能被当成电阻来解释，而不是电感。

79、笔记本电脑适配器的 AC 端 GND 和电脑内部的 GND(即机壳)是不是保持很低的压差?他们之间的地有什么关系呢?适配器内部是怎样设计的呢?我们测电源谐波的时候谐波主要是适配器产生还是笔记本电脑本身产生的呢?
答：理论上来讲电脑机壳和适配器的 GND 都应该是保护地，是没有压差，直接接大地的。AC 适配器输入的电压基准是零线，输出是直流，与输入隔离。输出的电压基准是直流电源的负端。
电脑适配器内部一般是一个隔离的 AC/DC 电源，采用反激或正激式变换器。 你可以参考开关电源的书籍。开关模式的适配器肯定会产生谐波，电脑内部笔者没有研究不能妄言，但估计适配器的谐波应该占一个很大的比例。你有兴趣的话可以试试用线性电源带笔记本电脑，看看谐波的情况，应该有很大不同。

80、通用电器和电子设备的地并不是 earth 如电子负载，在工作中为防止静电经常要带静电手环可是静电手环要是接了 earth 之后在工作中就会经常挨电。我测量过电子负载和地的电压为交流，而且还不稳定有100 多伏。原因是什么?
答：交流电压一般来自电源滤波器对地的 Y 电容，耦合过来的，机壳接地就没有了。一般对 Y 电容的大小是有要求的，为的就是防止地线接触不好使机壳泄露出的电流过大造成人身伤害。

81、EMC 问题目前解决还处于外围电路、PCB、以及结构屏蔽解决，其实 EMC 问题本身还与芯片内部的设计互连布线有关。下面这个问题就是一例：我在做一 SOC 芯片的封装设计，封装形式是 PBGA，面向的 PCB 有四层：
signal-ground-power-signal。在进行封装直球排布时我遇到一个问题：通常为了给信号有好的电流回流通路，减轻 power/ground bounce，会在高速信号区域中按一定比例方式插入 power/ground 直球。我参考过 intel 的一些北桥或是 memory control hub 的封装直球分布实例，在 DDR 信号（高速信号）区域有的实例插入了 power 和 ground 直球，有的实例只插入了 ground 直球。在我看来因为 DDR 信号接口采用 SSTL_2 规范，使用的是 CMOS 输出电路，应该 power 和 ground bounce 都存在的，需要在 DDR 区域插入等比例的 power 和 ground 直球。所以对于只插入了 ground 直球的实例我不是很理解。
我查了一些资料，有一篇文章这么说:
most return current for a transmission line travels on the nearest reference plane regardless
of the direction of current on the trace. It matters not whether the signal transitions from
high-to-low or low-to-high， the return current travels on the nearest reference plane.
按照文章的意思，似乎噪声电流不在乎通过 power plane 或是 ground plane 流走。为什么会这样呢？
答 1：1、对于高频信号最终都是要回流到地！所以在芯片电源管脚已经足够解决供电问题情况下优先考虑布置地管脚（直球）。
2、对于现在资料一般认为地平面与电源平面对于高速信号是一样的前提是电源平面到地平面的阻抗足够小，但现在一般单板的还做不到电源平面到地平面阻抗足够小（这是现在电源完整性研究内容），而且本身电源平面本身阻抗有时也比较大，因此在布线时还是优先考虑地平面回流。
答 2： 因为高频信号电流总是寻找电感最小回路返回信号源，信号频率越高电流回路耦合越紧密。一般 50～100kHz 以上信号就开始体现此特性。GND 或 POWER 叠层相对信号线的瞬态阻抗为串联形式，敷铜层离信号线越远瞬态阻抗越大，因此高频回路电流只会选择最近敷铜层（镜像面）作为回路流回驱动源。如果信号换层，回路电流在信号线换层过孔处从 GND 和 POWER 敷铜平面间电容流过，且在两个层内表面扩散，该阻抗造成的信号返回压降称为地弹（GROUD BOUNCE）。
 

   下载地址：

https://download.csdn.net/download/u013749113/87622718