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EMC设计经典15问

1、PCB如何解决高速布线和设计中的高速布线EMI的冲突?

答:因EMI添加的电阻电容器或ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 最好先用布线和PCB解决或减少叠层技能EMI的问题, 比如高速信号走内层。 最后,使用电阻电容或ferrite bead的方式, 减少对信号的损害。

2、若干PCB如何连接各板之间的地线组成系统?

答:各个PCB当板之间的信号或电源相互连接时,例如,当A板有电源或信号发送到B板时,将会有等量的电流从地层流回A板 (此为Kirchoff current law)。地层上的电流会在阻抗最小的地方流回。因此,在每个连接到电源或信号的接口处,分配到地层的管脚数量不应太少,以减少阻抗,从而减少地层上的噪声。此外,还可以分析整个电流环路,特别是电流较大的部分,调整地层或地线的连接方式,以控制电流方式(例如,在某个地方制造低阻抗,使大部分电流从这个地方行走),减少对其他敏感信号的影响。

3、PCB差分信号线中间可以加地线吗?

答:差分信号中间一般不能加地线。因为差分信号最重要的应用原理是利用差分信号之间的耦合(coupling)比如flux cancellation,抗噪声(noise immunity)能力等。中间加地线会破坏耦合效应。

4、适当选择PCB与外壳接地点的原理是什么?

答:选择PCB选择与外壳接地点的原则是使用chassis ground为回流电流提供低阻抗路径(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生成器附近可以使用固定螺钉PCB的地层与chassis ground连接,尽量减少整个电流电路面积,减少电磁辐射。

5.在电路板尺寸固定的情况下,如果在设计中需要容纳更多的功能,往往需要改进PCB布线密度,但这可能导致布线相互干扰增强,同时布线过细也不能降低阻抗,请在高速公路上介绍(>100MHz)高密度PCB设计技巧?

6.电磁兼容设计的基本原则

答:电子线路设计标准电子线路设计师往往只考虑产品的功能,而不考虑功能和电磁兼容性。因此,产品在完成功能的同时,也会产生大量的功能骚扰和其他骚扰。此外,它不能满足敏感性的要求。电子线路的电磁兼容性设计应从以下几个方面考虑:

在大多数情况下,电路的基本元件满足电磁特性将决定功能单元和最终设备满足电磁兼容性的程度。选择合适电磁元件的主要标准包括带外特性和电路装配技术。电磁兼容性是否能实现,往往取决于远离基频的元件响应特性。在许多情况下,电路组装决定了带外响应(如引线长度)和不同电路元件之间的耦合程度。具体规则如下:

⑴高频时,与引线电容器相比,应优先使用引线电感小的穿心电容器或支座电容器进行滤波。

⑵必须使用引线电容时,应考虑引线电感对滤波效率的影响。

铝电解电容器可能发生几微秒的暂时性介质击穿,因而在纹波很大或有瞬变电压的电路里,应该使用固体电容器。

⑷使用寄生电感和电容小的电阻器。超高频段可使用片状电阻器。

⑸大电感寄生电容器大。为了改善低频部件的插入,不要使用单节滤波器,而是使用由几个小电感组成的多节滤波器。

⑹在使用磁芯电感时,应注意饱和特性,特别是高电平脉冲会降低磁芯电感的电感和滤波器电路中的插损。

⑺尽量使用屏蔽继电器并接地屏蔽外壳。

⑻输入变压器采用有效的屏蔽和隔离。

⑼电源变压器用于敏感电路应有静电屏蔽,屏蔽外壳和变压器外壳应接地。

⑽屏蔽线必须用于设备内的互连信号线,以防止它们之间的骚扰耦合。

⑾为使每个屏蔽体与各自的插针连接,应选择足够的插针插头座。

7.方波脉冲驱动电感传感器的问题

答:1.在信号测试过程中,尽量在屏蔽环境中进行。如果不方便,至少要屏蔽传感器和前级。

2.在测试过程中尽量使用差分探头,或至少尽量减少探头的接地线长度。这可以减少测试误差。

3.您的电路实际工作频率不太高,可以通过布线减少振铃。为了提高噪声特性,应考虑共模信号的抑制,必要时插入共扼电抗器,注意整个工作环境中的开关电源噪声,避免电源耦合。

4、如果传感器允许,可以使用电流放大模式,这有利于提高速度,降低噪声。模拟开关尽量放到前置放大器之后,尽管多了一路前放,但性能提高不少,而且降低调试难度。

5、如果十分介意波形,考虑额外的频率补偿。如果仅仅是数字检测,则应当降低工作频率。总而言之,能低频则低频,能隔直则隔直。

6、注意AD转换前的抗混叠滤波,以及软件滤波,提高数据稳定性。

8、GPS电磁干扰现象表现:尤其是GPS应用在PMP这种产品,功能是MP4、MP3、FM调频+GPS导航功能的手持车载两用的GPS终端产品,一定得有一个内置GPS Antenna,这样GPS Antenna与GPS终端产品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易产生EMI/EMC电磁干扰,致使GPS Antenna的收星能力下降很多,几乎没办法正常定位。采取什么样的办法可以解决这样的EMI/EMC电磁干扰?

答:可以在上面加上ESD Filter,既有防静电又能抗电磁干扰。我们的手机客户带GPS功能的就用的这个方法。做这些的厂家有泰克(瑞侃),佳邦,韩国ICT等等很多。

9、板子上几乎所有的重要信号线都设计成差分线对,目的在增强信号抗干扰能力,一直有很多困惑的地方:1.是否差分信号只定义在仿真信号或数字信号或都有定??

2.在实际的线路图中差分线对上的网罗如滤波器,应如何分析其频率响应,是否还是与分析一般的二端口网罗的方法一样?

3.差分线对上承载的差分信号如何转换成一般的信号? 差分线对上的信号波形是怎样的,相互之间的关系如何?

答:1,差分信号只是使用两根信号线传输一路信号,依靠信号间电压差进行判决的电路,既可以是模拟信号,也可以是数字信号。实际的信号都是模拟信号,数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。

2,差分信号的频率响应,这个问题好。实际差分端口是一个四端口网络,它存在差模和共模两种分析方式。如下图所示。在分析频率相应的时候,要分别添加同极性的共模扫频源和互为反极性的差模扫频源。而相应端需要相应设置共模电压测试点Vcm=(V1+V2)/2, 和差模电压测试点Vdm=V1-V2。网络上有很多关于差分信号阻抗计算和原理的文章,可以详细了解一下。

3,差分信号通常进入差分驱动电路,放大后得到差分信号。最简单的就是差分共射镜像放大器电路了,这个在一般的模拟电路教材都有介绍。下图是某差分放大器件的spice电路图和输出信号波形,一般需要他们完全反相,有足够的电压差大于差模电压门限。当然信号不可避免有共模成分,所以差分放大器一个很重要的指标就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm 。

10、我为单位的直流磁钢电机设计了一块调速电路,电源端以用0.33uf+夏普电视机电感+0.33uf后不理想,后用4只电感串在PCB板电源端,但在30~50MHz之间超了12db,该如何处理?

答:通常来讲,LC或PI型滤波电路比单一的电容滤波或电感滤波效果要好。您所谓的电源端以用0.33uf+夏普电视机电感+0.33uf后不理想不知道是什么意思?是辐射超标吗?在什么频段?我猜测直流磁钢电机供电回路中,反馈噪声幅度大,频率较低,需要感值大一点的电感滤波,同时采用多级电容滤波,效果会好一些。

11、最近正想搞个0–150M,增益不小于80 DB的宽带放大器,!请问在EMC方面应该注意什么问题呢?

答1:宽带放大器设计时特别要注意低噪声问题,比如要电源供给必须足够稳定等。

答2:1. 注意输入和数出的阻抗匹配问题,比如共基输入射随输出等

各级的退偶问题,包括高频和低频纹波等

深度负反馈,以及防止自激振荡和环回自激等

带通滤波气的设计问题

答3:实在不好回答,看不到实际的设计,一切建议还是老生常谈:注意EMC的三要素,注意传导和辐射路径,注意电源分配和地弹噪声。150MHz是模拟信号带宽,数字信号的上升沿多快呢?如果转折频率也在150MHz以下,个人认为,传导耦合,电源平面辐射将是主要考虑的因素,先做好电源的分配,分割和去耦电路吧。80dB,增益够高的,做好前极小信号及其参考电源和地的隔离保护,尽量降低这个部分的电源阻抗。

12、求教小功率直流永磁电机设计中EMC的方法和事项。生产了一款90W的直流永磁电机(110~120V,转速2000/分钟)EMC一直超标,生产后先把16槽改24槽,有做了轴绝缘,未能达标!现在又要设计生产125W的电机,如何处理?

答:直流永磁电机设计中EMC问题,主要由于电机转动中产生反电动势和换相时引起的打火。具体分析,可以使用RMxpert来设计优化电机参数,Maxwell2D来仿真EMI实际辐射。

13、是否可用阻抗边界(Impedance)方式设定?或者用类似的分层阻抗 RLC阻??又或者使用designer设计电路和hfss协同作业?

答:集中电阻可以用RLC边界实现;如果是薄膜电阻,可以用面阻抗或阻抗编辑实现。

14、我现在在对外壳有一圈金属装饰件的机器做静电测试,测试中遇到:接触放电4k时32k晶振没问题,空气放电8k停振的问题,如何处理?

答:有金属的话,空气放电和接触放电效果差不多,建议你在金属支架上喷绝缘漆试试。

15、我们现在测量PCB电磁辐射很麻烦,采用的是频谱仪加自制的近场探头,先不说精度的问题,光是遇到大电压的点都很头疼,生怕频谱仪受损。不知能否通过仿真的方法解决。

答:首先,EMI的测试包括近场探头和远场的辐射测试,任何仿真工具都不可能替代实际的测试;其次,Ansoft的PCB单板噪声和辐射仿真工具SIwave和任意三维结构的高频结构仿真器HFSS分别可以仿真单板和系统的近场和远场辐射,以及在有限屏蔽环境下的EMI辐射。 仿真的有效性,取决于你对自己设计的EMI问题的考虑以及相应的软件设置。例如:单板上差模还是共模辐射,电流源还是电压源辐射等等。就我们的一些实践和经验,绝大多数的EMI问题都可以通过仿真分析解决,而且与实际测试比较,效果非常好。

标签: emc传感器709

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