工程案例

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面对电磁辐射干扰如何轻松进行电子线路设计布局?

来源:极速体育nba在线直播吧    发布时间:2024-12-24 03:38:26

  无线通信很复杂,要分基带和射频,在数字电子线路设计中,多数工程师常常对电磁兼容性(EMC)的问题感到困扰。

  EMC是指电子系统在目标电磁环境下保持良好性能且不会向该环境中引入大量电磁干扰的能力。

  电磁环境包含辐射和传导能量。EMC也包含辐射和敏感度两方面。辐射是指产品不必要地产生电磁能量。为了打造一种具备电磁兼容性的环境,常常要控制辐射。敏感度是一种用于衡量电子科技类产品容忍其他电磁产品的辐射,或传导电磁能量影响或其他电磁影响的能力指标。抗扰度与敏感度相反。敏感度高的设备抗扰度低。常见的EMC问题包括:电磁辐射发射超出标准要求;ESD静电放电问题产生的失效现象如系统死机、系统复位、显示面板出现错误;产品的辐射抗扰度问题导致某些频率上产品的信号输出变化巨大,通信出现错误,或系统复机、死机。针对EMC普遍的问题,Excelpoint世健的工程师Wolfe Yu提出了他的看法并给出了解决方案。

  使用闭合导体,在其两端加载时变电流,就会产生波动的磁场和围绕它的电场。当电荷加速移动时,如果同时出现近场和远场,近场跟着电荷做加速运动,而远场无法与电荷移动同步,就会出现扭结(Kink)。电场扭结太大,就会脱离原来的场,辐射出去。

  通常来说,采用两根平行线缆,长度相对比波长短,所产生的电场为近场,我们一般称为“差分信号”,这种线缆很难产生扭结(Kink)。如果线缆张开一定的角度,电磁场就会出现不协调,形成近场和远场,产生扭结(Kink),形成天线,这也是无线通信中的天线 远场的形成原理

  随着通信速率要求的提高,图8中这个布线结构就会形成天线效应,产生电磁波辐射。所以为降低电磁干扰,Wolfe Yu建议在布线时将电源和地尽量布在一起。

  有关电流连续性的问题,有一个比较形象的比喻:每颗电容都是一个蓄水池,上游存储的蓄水要大于下游,才不会因为断流造成河流干枯。电源供电原理相同,设计不当,就会引发强电磁干扰。

  再来看看电源拓扑,DCDC电源大致分为三个环(一说四个环),高频交流斩波环把两个直流输入环和输出环分割开来,交流环主要做高速PWM斩波,产生电磁切割,一旦布线不好,易产生电磁辐射。

  为了设计方便,Wolfe建议在布局的时候,把两个直流环和交流环分开布局,方便在布线的时候分开布线 DCDC电源布局布线建议

  在传输线路中,工程师们很难保证电路能达到100%的闭合效果。为避免在传输线上产生电磁辐射,于是提出一种基于同轴线的传输方式。同轴线传输就是把电磁场封闭在内外导体之间,辐射损耗和受外界损耗都非常小。

  同轴线传输解决了高速信号传输的电磁辐射的问题。除了电磁辐射问题,电路传输中还会面临另外一个问题。那就是,当信号频率很高的时候,除了阻性负载,还有容性负载和感性负载产生的反射信号,反射信号会叠加在原信号上,改变原信号的形状,这被称为“传输线 传输线是一个传输线等效模型,除了阻性负载,还存在容性负载和感性负载。根据理论公式,很容易计算出传输线的阻抗值。为了抵消反射信号,工程师可以在电路源端和负载之间插入无源网络,使负载阻抗和源阻抗共轭匹配,这就是阻抗匹配。

  同时,Excelpoint世健为客户提供相关参考设计和技术指导,针对国内客户在进行DCDC设计以及布局布线时有可能会出现的一系列技术瓶颈,推出一系列PCB布线指导,同时也提供PCB设计文件让客户方便导入,帮助客户轻松进行电子线路设计布局。