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功率電感:高速電路電磁兼容產(chǎn)生的要素

2016/11/2

  電磁干擾源指產(chǎn)生電磁干擾的任何元件、器件、設(shè)備、系統(tǒng)或自然現(xiàn)象。高頻電路對電磁干擾尤為敏感,因而需要采取多種措施來抑制電磁干擾。經(jīng)過理論與實驗分析得知:高頻電路中,電磁干擾主要來自以下幾個方面:

  (1)器件工作的噪聲干擾

  (a)數(shù)字電路工作時產(chǎn)生電磁干擾。

  (b)信號電壓、電流變化產(chǎn)生的電磁場干擾。

  (2)高頻信號噪聲干擾

  (a)串?dāng)_:是指一個信號在傳輸通道上傳輸時,因電磁耦合而對相鄰的傳輸線產(chǎn)生不期望的影響,在被干擾信號表現(xiàn)為被注入了一定的耦合電壓和耦合電流。過大的串?dāng)_可能引起電路的誤觸發(fā)、時序延時,導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。

  (b)回波損耗:當(dāng)高頻信號在電纜及通信設(shè)備中傳輸時,遇到波阻抗不均勻點時,就會對信號形成反射,這種反射不但導(dǎo)致信號的傳輸損耗增大,并且會使傳輸信號畸變,對傳輸性能影響很大。

  (3)電源噪聲干擾

  PCB中的電源噪聲主要由電源自身產(chǎn)生或受擾感應(yīng)的噪聲組成,主要表現(xiàn)為:①電源本身所固有的阻抗所導(dǎo)致的分布噪聲;②共模場干擾;③差模場干擾;④線間干擾;⑤電源線耦合。

  (4)地線噪聲干擾

  由于地線上存在電阻、阻抗,當(dāng)電流通過地線時,就會產(chǎn)生壓降,當(dāng)電流足夠大或工作頻率足夠高時,這個壓降會大到足以對電路造成干擾。地線導(dǎo)致的噪聲干擾主要包括地線環(huán)路干擾和公共阻抗耦合干擾。

  (a)地線環(huán)路干擾:當(dāng)多個功能單元連接在地線上時,如果地線中的電流足夠大,則會在設(shè)備間的連接電纜上產(chǎn)生壓降。由于各個電路間的電氣特性不平衡,每 根導(dǎo)線上的電流會不同,因此產(chǎn)生差模電壓,從而對電路造成影響。此外外部電磁場也有可能在地線環(huán)路中感應(yīng)出電流,從而導(dǎo)致干擾。

  (b)公共阻抗耦合干擾;當(dāng)多個功能單元公用同一段地線時,由于地線阻抗的存在,各個單元的地電位之間會發(fā)生相互調(diào)制,從而導(dǎo)致各個單元信號間相互耦合產(chǎn)生干擾,在高頻電路中,電路處于高頻工作狀態(tài),地線阻抗往往較大,此時的公共阻抗耦合干擾尤其明顯。

  消除公共阻抗耦合的途徑有兩個:一個是減小公共地線部分的阻抗,這樣公共地線上的電壓也隨之減小,從而控制公共阻抗耦合。另一個方法是通過適當(dāng)?shù)慕拥胤?式避免容易相互干擾的電路共用地線,一般要避免強電電路和弱電電路共用地線,數(shù)字電路和模擬電路共用地線。如前所述,減小地線阻抗的核心問題是減小地線的 電感。這包括使用扁平導(dǎo)體做地線,用多條相距較遠(yuǎn)的并聯(lián)導(dǎo)體作接地線。對于印刷線路板,在雙層板上布地線網(wǎng)格能夠有效地減小地線阻抗,在多層板中專門用一 層做地線雖然具有很小的阻抗,但這會增加線路板的成本。通過適當(dāng)接地方式避免公共阻抗的接地方法是并聯(lián)單點接地,并聯(lián)接地的缺點是接地的導(dǎo)線過多。因此在 實際中,沒有必要所有電路都并聯(lián)單點接地,對于相互干擾較少的電路,可以采用串聯(lián)單點接地。例如,可以將電路按照強信號,弱信號,模擬信號,數(shù)字信號等分 類,然后在同類電路內(nèi)部用串聯(lián)單點接地,不同類型的電路采用并聯(lián)單點接地。

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