電路設(shè)計(jì)的電磁輻射抑制方法

1、通訊產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題研究通訊產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題研究1引言引言隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，作為高科技產(chǎn)品的代表之一——通訊產(chǎn)品，其發(fā)展速度日新月異，從傳統(tǒng)的傳送單純?cè)捯舻恼瓗I(yè)務(wù)到傳送話音、數(shù)據(jù)和視頻等的綜合寬帶業(yè)務(wù)，對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量和傳輸速度的要求也越來越高，這就不可避免地給通訊產(chǎn)品帶來了許多電磁兼容性（EMC）問題，特別是通訊產(chǎn)品的電磁波輻射和輻射抗擾性問題百表現(xiàn)尤為突出。通過對(duì)本公司通訊產(chǎn)

2、品的電磁波輻射和輻射抗擾性問題進(jìn)行詳細(xì)地分析，在通訊產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)階段總結(jié)出一系列解決此類問題的方法，下面逐一進(jìn)行詳細(xì)論述。2差模輻射和共模輻射差模輻射和共模輻射要想解決電路中的電磁波輻射和輻射抗擾性問題，首先應(yīng)了解輻射的機(jī)理，在通訊產(chǎn)品中，通常輻射的根源在其數(shù)字電路部分，而數(shù)字電路的輻射按其方式可分為差模輻射和共模輻射。差模輻射是由于電流流過電路中的導(dǎo)線環(huán)路造成的，如圖1所示。這些環(huán)路相當(dāng)于正在工作的小天線，向空間輻射磁場(chǎng)。差模輻射用

3、小環(huán)天線產(chǎn)生的輻射來模擬時(shí)，設(shè)電流為，面積為的小環(huán)，在自由空IS間為的遠(yuǎn)場(chǎng)，測(cè)得的電場(chǎng)為：r（式1）?sin)1)((106.131216rSIfE???其中——電場(chǎng)——頻率E)(mVf)(Hz——面積——電流S)(2mI)(A——距離——測(cè)量天線與輻射平面的夾角r)(m?)(?式1適用于放置在自由空間且表面無反射的小環(huán)，通訊產(chǎn)品在進(jìn)行測(cè)試時(shí)并非處于自由空間，而是在地面上進(jìn)行的，附加的地面反射會(huì)使測(cè)得的輻射增加6dB。因此，考慮到這一因

4、素，式1必須乘上系數(shù)2。如果對(duì)地面反射作出修正并假設(shè)為最大輻射方向，則式I印制板圖1印制板的差模輻射輻射波由以上對(duì)差模輻射的分析可知，差模輻射的抑制可以通過減少環(huán)路電流幅度、電流頻率和減少電流環(huán)面積來實(shí)現(xiàn)。而在通訊產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)方案一經(jīng)確定，其電流頻率和電流幅度也已基本確定，控制差模輻射的方法就是減小電流環(huán)的面積。在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中，就是以此為原則來進(jìn)行差模輻射抑制的，應(yīng)將信號(hào)線和相關(guān)的接地回路緊挨在一起敷設(shè)。下面詳細(xì)說明電路設(shè)

5、計(jì)中具體采用的防差模輻射措施。311印制板電源線的差模輻射抑制印制板電源線的差模輻射抑制由式2可知，在印制電路板上電源線與接地線的環(huán)繞區(qū)域越大，其輻射的能量也越大，所以應(yīng)設(shè)法使電源線與地線所包圍的環(huán)路面積最小，但在進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)時(shí)，不可能照顧到所有的電源線環(huán)路，有的環(huán)路面積無法減小或面積的減小幅度受限制，可以采用在環(huán)路有源器件的電源端和地端接入一個(gè)0.1的瓷介電容，以此來縮短有源器件在電源線上引F?起的差模輻射電流的環(huán)路路徑。實(shí)踐證明，

6、這樣可以有效地抑制電源線的差模輻射。在通訊電路中，采用了大量的動(dòng)態(tài)RAM和肖特基TTL器件，這類器件隨工作狀態(tài)的變化其電源沖擊電流較大，根據(jù)“電流突變大的地方就是輻射干擾強(qiáng)烈的地方”的原則，電源線就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻射，因此應(yīng)設(shè)法抑制電源線的輻射。具體的做法是在此類器件的電源端與地之間并接旁路電容，經(jīng)實(shí)踐可并接一個(gè)0.1的瓷介電容和10的鉭電容，從F?F?而降低了電源線的阻抗，使電源沖擊電流限制在很小的環(huán)路內(nèi)，電路工作穩(wěn)定。為防止印制板上的

7、高頻信號(hào)耦合到電源線并對(duì)外產(chǎn)生高頻輻射，或防止通過外界引入帶有高頻干擾信號(hào)的電源線，在電源信號(hào)線靠近輸入輸出插座的地方接入EMI濾波器。312印制板時(shí)鐘線的差模輻射抑制印制板時(shí)鐘線的差模輻射抑制在通訊產(chǎn)品電路中，時(shí)鐘電流是第一輻射源，一個(gè)具有2ns上升沿的時(shí)鐘信號(hào)輻射能量的帶寬可達(dá)160MHz，其可能輻射帶寬可達(dá)十倍頻，即1.6GHz。所以最關(guān)鍵的是減少載有系統(tǒng)時(shí)鐘電流的環(huán)面積，而不用對(duì)每個(gè)獨(dú)立的環(huán)都進(jìn)行處理。通訊產(chǎn)品電路的時(shí)鐘頻率最高

8、可達(dá)幾千，它的全部能量都集中在由基頻和諧波頻率組成的窄帶內(nèi)，來自時(shí)鐘MHz的輻射超過任何其他部分的輻射。因而在印制板的設(shè)計(jì)中對(duì)時(shí)鐘源及布線應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a作為印制板上的時(shí)鐘源——晶振應(yīng)盡量靠近被驅(qū)動(dòng)的芯片，使晶振的時(shí)鐘信號(hào)線盡可能短，從而減少時(shí)鐘信號(hào)線作為輻射天線的長度，進(jìn)而減少了時(shí)鐘的電流環(huán)面積。對(duì)于單層板來說，所有的時(shí)鐘信號(hào)線都應(yīng)用地線包圍，而且時(shí)鐘信號(hào)線距離地線應(yīng)盡可能近，這樣就減少了時(shí)鐘電流的環(huán)路面積。對(duì)于多層板，時(shí)鐘線應(yīng)走在

9、印制板的兩個(gè)地層之間，這樣既減少了時(shí)鐘電流的環(huán)路面積，又通過兩層地平面形成屏蔽，防止時(shí)鐘信號(hào)線向外界產(chǎn)生輻射，反過來也提高了時(shí)鐘信號(hào)的輻射抗擾性。但對(duì)于長度不大于時(shí)鐘帶寬的短SMT時(shí)鐘引線，應(yīng)直接布線在印制板頂層（即40?無過孔的“微帶線”）例如，對(duì)上升時(shí)間，帶寬，從nstr5.1?MHztBWr200)(1???而的或。MHz200cm8.340??in5.1b對(duì)于外部電路引到印制板上或從印制板引到外部的時(shí)鐘信號(hào)線，不要采用向多個(gè)部件