一文詳解電磁兼容設(shè)計(jì)的常用方法！
點(diǎn)擊次數(shù)：129 更新時(shí)間：2025-09-03
人們在研發(fā)新產(chǎn)品時(shí)，往往急于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能，于是沿用低頻、低速時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，滿足于利用軟件將單片機(jī)、芯片和元器件連接起來，就希望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能、效能和性能，結(jié)果事與愿違，不僅只是在低水平徘徊，而且延誤了寶貴的時(shí)間。
其實(shí)，隨著集成電路時(shí)鐘速率的提高，上升、下降沿速率加快，電源電壓降低以及產(chǎn)品復(fù)雜性和密集度的提高、設(shè)計(jì)周期的不斷縮短，沿用低頻、低速時(shí)的經(jīng)驗(yàn)已不能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能、效能和性能。如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的后期重新設(shè)計(jì)，則成本很高。如果延誤日期，損失就更大。因此，“第一時(shí)間推出產(chǎn)品"的設(shè)計(jì)目標(biāo)，是生死攸關(guān)的競爭需要。要在第一時(shí)間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)定功能、使產(chǎn)品效能得以充分發(fā)揮，并達(dá)到最高性能，就必須做好EMC設(shè)計(jì)。為了以的成本解決EMC問題，就必須在功能設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)，并選用正確的方法。現(xiàn)在，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)已從功能設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)移到EMC設(shè)計(jì)上來了。進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)的正確方法，應(yīng)做到：標(biāo)本兼治，重在治本。就是從治理電磁兼容問題的源頭出發(fā)，按重要性為先后，分為若干層次進(jìn)行設(shè)計(jì)，并加以綜合分析，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，直到完善：第一層為重在治本之一：有源器件的選型和印刷電路板設(shè)計(jì)第三層為標(biāo)本兼治之一：結(jié)構(gòu)/屏蔽設(shè)計(jì)第四層為標(biāo)本兼治之二：濾波設(shè)計(jì)第五層為標(biāo)本兼治之三：瞬態(tài)騷擾抑制設(shè)計(jì)第六層為系統(tǒng)級電磁兼容設(shè)計(jì)并且在每一層進(jìn)行接地、屏蔽和濾波的綜合設(shè)計(jì)和軟件抗騷擾設(shè)計(jì)。這就稱為“電磁兼容分層與綜合設(shè)計(jì)法"。可以做到電磁兼容試驗(yàn)一次成功。“電磁兼容分層與綜合設(shè)計(jì)法" 是本文作者在2000年5月“全國電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量認(rèn)證研討會"上，提出，至今已十余年。在全國推廣十余年以來， 一批企業(yè)先后走出"測試修改法"導(dǎo)致電磁兼容試驗(yàn)失敗的“怪圈"，做到在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就主動進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。而且，電磁兼容設(shè)計(jì)的投入僅需1％ （國內(nèi)一般為5%至10%）。既降低了成本，又縮短了研發(fā)時(shí)間。同時(shí)，也使“電磁兼容分層與綜合設(shè)計(jì)法"更加充實(shí)與完善，得到了全國許多企業(yè)和單位的認(rèn)可。第一層 有源器件的選型和印刷電路板設(shè)計(jì)在電磁兼容問題的源頭，根本上解決EMC問題，必須首先做好芯片的選型和印刷電路板設(shè)計(jì)。模擬器件帶內(nèi)敏感度特性取決于靈敏度和帶寬；帶外敏感度特性用帶外抑制特性表示。邏輯器件帶內(nèi)敏感度特性取決于噪聲容限或噪聲抗擾度，帶外敏感度特性也是用帶外抑制特性表示。邏輯器件是一種騷擾發(fā)射較強(qiáng)的最常見的寬帶騷擾源。時(shí)鐘波形的上升時(shí)間tr 越短，對應(yīng)邏輯脈沖所占帶寬越寬此帶寬也是最高頻率分量。實(shí)際輻射頻率范圍可能達(dá)到BW的十倍以上。通過器件手冊可以查出tr的典型值。人們普遍認(rèn)為：在PCB設(shè)計(jì)中，需要考慮的關(guān)鍵問題是時(shí)鐘頻率，其實(shí)，時(shí)鐘波形的上升時(shí)間tr才是最關(guān)鍵的因素。上升時(shí)間tr定義為從波形的10%處上升到90%處所需要的時(shí)間。如果在互連線的一端輸入方波，要求在另一端也得到方波，則該互連線不僅必須能傳輸方波的基波，還必須能傳輸全部高次諧波，至少為15次諧波。這就是說，PCB的時(shí)鐘頻率并不重要，上升時(shí)間tr和需要重新產(chǎn)生的諧波才是最重要的。描述這個要求的詞語就是帶寬BW，也即最高頻率分量。3. △I 噪聲電流、瞬態(tài)負(fù)載電流IL的產(chǎn)生和危害當(dāng)數(shù)字集成電路在加電工作時(shí)，它內(nèi)部的門電路將會發(fā)生 “0"和“1"的變換，即開關(guān)狀態(tài)。在變換的過程中，該門電路中的晶體管將發(fā)生導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換，會有瞬間變化電流-浪涌電流di/dt從所接電源流入門電路，或從門電路流入地線，這個變化電流就是△I噪聲的初始源，稱△I噪聲電流
