電磁兼容與防靜電技術(shù)

電磁兼容授課參考大綱

第一節(jié)電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)

1.基本概念

2.電磁兼容與電子新產(chǎn)品開發(fā)

3.電磁干擾源及特性

4.電磁兼容一般方法

第二節(jié)電磁干擾分析方法

1.電磁拓撲分區(qū)

2.電磁耦合順序圖

3.電磁干擾作用途徑

4.電磁輻射干擾分析

5.傳導(dǎo)干擾分析

.電容耦合

.電感耦合

.公共阻抗耦合

6.保證電磁兼容措施

第三節(jié)電磁兼容技術(shù)基礎(chǔ)

1.電子設(shè)備組裝設(shè)計概述

.邏輯分區(qū)

.器件布局

2.印刷電路板布線設(shè)計

.印刷電路板允許噪聲分配

.數(shù)字信號及設(shè)計頻率范圍

.印制線長度要求

.3T和20H原則

.鏡像對銷和隔離技術(shù)

3.電子設(shè)備及多層印制板接地設(shè)計

.多層印制板接地設(shè)計原理

.多層印制板接地方式

.多層印制板接地電路

.多層印制板接地隔離技術(shù)

第四節(jié)多層印制板電磁兼容設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)

1.多層印制板電磁兼容設(shè)計原則

2.各種凈化電容設(shè)計

.集成電路元件的電源保證

.電容的自諧振頻率

,電容量計算

.開關(guān)元件的平滑電容

3.時鐘電路設(shè)計

.需要考慮的帶寬

.阻抗控制

.傳輸延遲

.容性負載的影響

.時鐘線的終端處理

.時鐘電路印制線條的布線方法

.減小時鐘電路輻射的方法

.時鐘電路引起的串音、保護線安排

第五節(jié)電子設(shè)備的屏蔽與接地設(shè)計

一、屏蔽與接地原理

.高頻接地屏蔽

.低頻屏蔽原理

.屏蔽與接地

二、電纜屏蔽設(shè)計

1屏蔽電纜的屏蔽原理

2電纜屏蔽效果與接地

3電纜成束與空間布局

第六節(jié)電子設(shè)備接口的電磁兼容設(shè)計

1.I/O電路設(shè)計和連接器的電磁兼容特性

及正確使用

.連接器接地不當產(chǎn)生的輻射

.連接器的分區(qū)和接地

.特殊功能連接器

第七節(jié)電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)性輻射

1.共模電流與差模電流

.共模電流與差模電流的概念

.共模電流與差模電流輻射發(fā)射特性

.共模電流與差模電流輻射發(fā)射的估算

2.設(shè)計方法

.共模電流與差模電流轉(zhuǎn)換的原理

.Hartin結(jié)構(gòu)分解法

第八節(jié)防靜電設(shè)計

1.靜電設(shè)計基本原理

2.材料防靜電性能

3.人體的靜電模型

4.防靜電硬件設(shè)計

5.防靜電軟件設(shè)計

第九節(jié)系統(tǒng)接地工程

1系統(tǒng)接地原理

2用電系統(tǒng)

3接地規(guī)范

4大地電學特性

第十節(jié)電磁兼容測試常用儀表

1電磁兼容測試與建模

2示波器用于EMI測量

3EMI接收機用于EMI測量

4頻譜分析儀用于EMI測量

5窄帶干擾與寬帶干擾

第一節(jié)電磁兼容設(shè)計基礎(chǔ)

一、基本概念

二、電子新產(chǎn)品策劃基本過程

三、影響電子設(shè)備的干擾源及特性

四、電磁兼容一般方法

電子產(chǎn)品開發(fā)參考過程電子產(chǎn)品開發(fā)參考過程

大學呂英華

質(zhì)

標

管

理

捽

制

程師

型工

品成

產(chǎn)

一

師

造工藝

產(chǎn)品制

-I

品

版產(chǎn)

試銷

物

出版

品

B-產(chǎn)

薪

逋工

質(zhì).管

-I

書

說明

試銷

市場

進行

師

I：程

測試

「

―

.

R.C.E

C

制T-Q

暈:控

_質(zhì)

L

產(chǎn)品

定型

正式

維修

檢驗

測試

F

C[E.

|R.

安全

認證

EMS

浪電各

正沖

歐國

世弦擊涌、

洲界波波、磁標

標標靜、準

E

E電傳

準E

N

準N

N

6

6放導(dǎo)

E

6

=

-

s

N

M

電-

E、

0

6

M

0

C

0

?沖

T、

9

0

9

3

3

5

5

輻激0

,

,

0

t

L

3

2

f

射、，

x

硬件設(shè)計工作流程

實際測試

達到電磁兼容的成本

電子設(shè)備工作的EMC環(huán)境

Lightning

Power

Lines

“—I

，＜“ELECTRONICSYSTEM、”

Ignition

Radio&TV

Broadcasts

Interface

SwitchMobileRadio

Module

Coaxial

Twisted

FlatCableElectricalTransportation

Appliances

MedicalEquipment

LightArmature

電子戰(zhàn)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭的特色

nHEMP

nHPM0.01-lpW/cm2干擾,0.01-1W/cm2毀壞芯片,10-100W/cm2永久性損傷，1000-10000W/cm2

燒毀

n電子對抗

n電磁彈FCG

n“空爆彈”的無線電引信

n無源探測定位，電磁制導(dǎo)導(dǎo)彈

nEMSEC-—TEMPEST,特洛伊木馬，無線病毒。電磁寄生1公里,LAN為10公里，海南聲音識別一電話竊

聽

nC4I對抗:指揮、控制、通信、計算機和情報

CoaxialCapacitorDankHelicalFCG(Stage1)ItelicalFCG(StageZ)

Mk.84900kg3a84mx0J6mdla

LOWFREQUEHCYE-BOMB-GENERALARRANGMEN1MIC84PACKAGING

FCGVendingNearHeldPatternLobes

Fig.1TypicalE1ectromagneticPulseShapes

I

〕

o

p

n

4

->

二

d

E

e

P

O

S

二

e

E

u

o

u

0.050.0100.0150.0200.0250.0

timeCusec]

漏泄電磁波與信息失泄

電子設(shè)備工作時必然有電磁波泄漏

實際的被檢測到的視頻脈沖

x*cxanmTnno>?cca，，iocM?im:

外時域處用和潮4海聲后的接受傷7；〃康的行同少傳,；

女現(xiàn)的包含信息。逐什的號經(jīng)準戰(zhàn)期??；處理的包含信息的逐

行的現(xiàn)領(lǐng)佑號

第二節(jié)電磁干擾分析方法

1.電磁拓撲分區(qū)

2.電磁耦合順序圖

3.電磁干擾作用途徑

4.電磁輻射干擾分析

5.傳導(dǎo)干擾分析

.電容耦合

.電感耦合

.公共阻抗耦合

6.保證電磁兼容措施

電磁環(huán)境的組成

一個簡單的電磁干擾模型有三個基本要素：

1存在電磁干擾能源。

2存在一個受電磁干擾的設(shè)備，當電磁干擾超出容許的界限時，被干擾設(shè)備性能會發(fā)生混亂。

3在干擾和受干擾設(shè)備間存在耦合通道傳遞電磁能量

必須同時具備三個基本要素才會發(fā)生電磁干擾。如果去除了其中之一，就不會發(fā)生電磁干擾。

所以，工程師的任務(wù)就是要決定哪一個因素是最容易消除的。

一般地說，在設(shè)計印制電路板時;消除主要的射頻干擾源是最廉價有效的方法（稱為電磁抑制）。

干擾源是產(chǎn)生初始波形的主動因素。印制電路板必須設(shè)計成使產(chǎn)生的電磁能量只限于需要的裝配部

件處。

電子設(shè)備的電磁兼容水平

包括以下兩個性質(zhì)截然不同的方面：

1電磁發(fā)射（EMI）：設(shè)備傳播的電磁干擾有輻射干擾和傳導(dǎo)干擾。

2電磁敏感度或抗擾度（EMS）:受影響設(shè)備或敏感設(shè)備所遭受的傷害效應(yīng)，包括電磁干擾EMI、

靜電放電（ESD）和電力過電壓（EOS）等形式的傷害。此外，還要滿足特定用戶應(yīng)用環(huán)境下的要求。

常見的電磁干擾源及特性

?自然界的電磁干擾源：雷電放電、太陽黑子爆發(fā)、日輝和地球磁暴等

?人為的電磁干擾源：

連續(xù)干擾源一設(shè)備工作時產(chǎn)生的，輻射或傳導(dǎo)干擾

脈沖干擾源一電磁瞬態(tài)過程，有很寬的頻譜，向空間輻射

間接干擾源一與機械運動有關(guān)，如車，船和飛機的殼體與空氣中的塵粒、煙塵、雪片等摩擦起

電。

接觸干擾源一金屬的接觸面具有復(fù)阻抗特性，振動、顛簸、撞擊時，接觸阻抗是可變的。外界

強輻射場產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于接觸阻抗的作用會產(chǎn)二次輻射。輻射頻譜為原輻射頻譜加接觸阻抗變

化的調(diào)制,產(chǎn)生附加頻率分量。停止運動時這種干擾便消逝。

典型的人為干擾源及特性

點火系統(tǒng)：脈寬1毫微秒到數(shù)百毫微秒，30^300兆赫間的頻帶內(nèi)最強，電性干擾可達500微伏/

米,60~80米

輸電線系統(tǒng)：0.1到150KHz的范圍，輻射干擾的脈沖寬度較大為14KHz到1GHZ重復(fù)頻率較

低。電暈放電產(chǎn)生高頻振蕩，正半周的電暈有較強的放電并伴隨著發(fā)光。

電感性設(shè)備：電動機、電弧焊設(shè)備和變壓器等設(shè)備，不規(guī)則的脈沖流，頻譜約為10K到1G。

開關(guān)器件和繼電器：伴隨著觸點開合著有氣體放電和電弧放電。電弧放電是觸點的金屬高溫汽化形

成電流通路，沒有氣體也產(chǎn)生電弧放電。

電子設(shè)備內(nèi)部的干擾源

TTL的開關(guān)噪聲：開關(guān)電流，幾十到幾吉赫的高頻，

產(chǎn)生的須狀噪聲約0.5、1.5伏，寬5-10納秒。TTL邏

輯元件也極易受影響，2伏20納秒的噪聲就使TTL邏

輯器件發(fā)生誤動作。

動態(tài)RAM：DRAM利用電荷存儲數(shù)位信息，充放電電

流的峰值為100MA,頻率可達，100MHz,電源線和

接地線產(chǎn)生串擾和公共阻抗噪聲。

電源和接地：電源投入的過渡過程，負載變化產(chǎn)生快

速脈沖電流，經(jīng)電源和接地通路產(chǎn)生干擾。

振蕩器體及變壓器：工作時會在周圍輻射高頻電磁

波。

靜電放電和I/O端的干擾：經(jīng)過信號線和連接器，外界

的電磁干擾進入電子設(shè)備，內(nèi)部干擾源向外輻射。

302005年6月

保證電磁兼容性

?元件、部件級的電磁干擾來源于元件之間的電

磁耦合，通常由元器件的分布電氣參數(shù)決定強

弱。性質(zhì)屬于近區(qū)電磁場的作用，用電路的概

念建模，有電容、電感耦合或公共阻抗的耦

合。

?設(shè)備級的電磁干擾與電磁環(huán)境，電子設(shè)備之間

和電子設(shè)備內(nèi)部的電磁耦合有關(guān)。

?綜合系統(tǒng)和系統(tǒng)級用系統(tǒng)論方法：1、系統(tǒng)的

電磁干擾、耦合和敏感性描述，測量和實驗。

2、系統(tǒng)電磁兼容建模。3、確立參數(shù)指標。

4、合理組織。

?業(yè)務(wù)級的電磁兼容:各種組織方法，如無線電管

理委員會等。

電磁拓撲分析法

n把一個系統(tǒng)分解為相對簡單的有機組成部分

n在電子系統(tǒng)中實現(xiàn)麗C目標的主要技術(shù)是在干

擾源和敏感設(shè)備之間設(shè)置屏障：將需要防護的

區(qū)域用封閉的金屬體包圍起來，在電磁穿透點

加裝適當?shù)姆雷o器件。

n電磁場等強度區(qū)的幾何分布關(guān)系就稱為系統(tǒng)的

電磁拓撲狀態(tài)或電磁拓撲圖

n等電位面的方法和電力線和磁力線方法

n電磁拓撲圖卜.有電磁能量密度電壓、電流、頻

率和功率等參數(shù)。

322005年6月

透入屏蔽

外

區(qū)電纜屏蔽S2

Vo

VI

機身屏蔽

S1

2005年6月

V2

孔縫透入（門，窗等）

電路S3

V3

入射EMI

能量直接注入點

天線

33

電磁耦合順序圖

n造成當前的電磁拓撲狀態(tài)的原因及維持系統(tǒng)中

不同電磁拓撲狀態(tài)之間秩序的耦合關(guān)系或動態(tài)

平衡關(guān)系，這種分析的過程展開就給出電磁耦

合順序圖

n電磁耦合順序描述的是電磁波傳播的過程，耦

合的過程。導(dǎo)行電磁波；交變電磁波。

n電磁耦合順序圖可以根據(jù)基本的傳輸方程、波

動方程、已有的樣板研究成果以及基本的電磁

過程的模板的分解和迭加的方法進行。

n電磁耦合順序圖應(yīng)該標示出相應(yīng)的耦合參量、

傳輸參量、通道特性、電容、電阻、電感、信

號波形、天線增益和方向圖等。

342005年6月

設(shè)計基本過程

把系統(tǒng)分解為相對簡單的組成部分

1.功能板2.背板3.機架與機柜4.器件布局

在干擾源和敏感設(shè)備之間設(shè)置屏障

1.金屬屏蔽2.濾波器3.接地印制線條4.護溝

電磁干擾的出入點（P0E）配置防護器件限

制EMI經(jīng)過這些P0E進入

1.濾波器2.磁環(huán)3.墊圈4.共模緩存放大器5.光電

配合電磁兼容設(shè)計、問題排查性測試，驗證

達到電磁兼容標準的預(yù)測試

達到電磁兼容指標的花費最小是設(shè)計準則。

352005年6月

電磁干擾作用源分析

-干擾三個要素：1、干擾源的大小和特性。2、電

磁干擾作用的途徑。3、設(shè)備對電磁干擾的敏感度

及防護措施。

r?

?輻射干擾：

-遠區(qū)場

?近區(qū)場2

<r

P

1

產(chǎn)生影響，電和磁的作用是分別進行的，表現(xiàn)為

電壓和電流。感應(yīng)電荷和電流的分布是關(guān)鍵因素

?近區(qū)輻射場1

2p

r

22D

2

?

1

P

3米，100兆赫約0.5米

電場經(jīng)耦合電容、磁場經(jīng)互感

22D需要采用全波解

1

<r<

1

2005年6月36

10k

1k

100

10

波阻抗

2005年6月

電場占優(yōu)區(qū)

E

r

H

.13

r

.12

非對稱場區(qū)

E.1

r2

H

無功近場區(qū)

.1

r3

磁場占優(yōu)區(qū)

無功輻射近場區(qū)輻射近場區(qū)

近場區(qū)

0.1

到源點的歸一化距離

平面波區(qū)

1

rE.

H

實測值

.1

r

377歐姆

轉(zhuǎn)變區(qū)

遠場區(qū)

101

37

輻射發(fā)射傳播規(guī)律

電偶極子輻射

小電流環(huán)輻射

孔縫的輻射

122wP)(()p=40Im2

4Pm

高阻抗大電流的電路趨于良好的輻射體；低阻抗線路趨

向于成為接收器和轉(zhuǎn)發(fā)器。這種作用取決于線路的自感、

互感和電容的大小。

U

(w

1

)

9012

2005年6月

1

S2w)()

12

2160pI(

22

m

P=

38

?電感耦合

傳導(dǎo)干擾的傳播規(guī)律

導(dǎo)體2

Z1Z22

V2

C2g

Z21

?電容耦合

導(dǎo)體1

C12

CVI1g

?電容耦合V2

Q1導(dǎo)體1

C12

hl

d

hl

鏡象

-QI

二jvC1122VR

12

Q2導(dǎo)體2

-Q2

e2

=jwMII

2005年6月

h2

h2地面

39

電容耦合原理

CVI1g

導(dǎo)體1

Z1

C12

Z21

導(dǎo)體2

Z22

V2

C2g

2005年6月40

電感耦合原理

導(dǎo)線回路1

導(dǎo)線回路2~VI

Z21

(a)互感耦合示意圖

II

Z1

M12

V2

2005年6月

Z22

41

電感耦合與電感耦合的區(qū)別

+-

zi=ju)C12V1

e=ju)M12i1

Z21Z22Z22Z21

互感耦合時干擾為電動勢電容耦合時干擾為電流源

422005年6月

區(qū)別電感耦合與電

感耦合的測量電路

V

R2R1

將導(dǎo)線兩端都接電阻，然后在導(dǎo)線一端的電阻

上測量電壓，同時減小另一端所接的電阻。如

果電阻減小時,V增大則該影響為互感耦合；如

果電阻減小時,V減小則該影響為電容耦合。

432005年6月

V=12

公共阻抗耦合

?入地電流的場

JIIr

E===

s22psprr22

?地電位差的形成

-=F-1F2

ri1

2p

(

r12

)

1

r

I

rl

2005年6月

0

I

J=sEs

r2

44

n

n

n

2.印刷電路板布線設(shè)計

印刷電路板允許噪聲分配

數(shù)字信號及設(shè)計頻率范圍

印制線長度要求n

n

n

n

n

n

3.電子設(shè)備及多層印制板接地設(shè)計

多層印制板接地設(shè)計原理

多層印制板接地方式

多層印制板接地電路

多層印制板接地隔離技術(shù)n

第三節(jié)電子組裝設(shè)計

1.電子設(shè)備組裝設(shè)計概述

n邏輯分區(qū)

器件布局

3-W和20H原則

鏡像對銷和隔離技術(shù)

452005年6月

邏輯分區(qū)

(1)組裝器件數(shù)和輸入輸II!引線數(shù)目在容許范

圍內(nèi)組裝密度最大。

(2)劃分的單元之間的互連線數(shù)目最小

(3)組裝設(shè)計、圖形設(shè)計簡單易行

(4)故障容易診斷

(5)線路規(guī)則發(fā)熱量最小

(6)器件數(shù)目、插板數(shù)目最少

(7)重復(fù)使用率高

(8)采用標準件

(9)邏輯功能有擴展余地

通常首先人工地進行邏輯劃分；然后再用計算機

進行概算或檢查邏輯劃分

462005年6月

器件布局

(1)底板或背板上的插接件或子板布局

(2)IC、LSI及分立器件在印制板上的布局

(3)LSI功能布局

(4)功能塊內(nèi)的單元布局

(5)邊緣引線的選擇和匹配電阻引線的布局選擇

此項要進行布局優(yōu)化，目的是為下一步的布線作業(yè)

創(chuàng)造良好條件。一般情況中，優(yōu)化可以按布線總長

度最短進行。止匕外，還要考慮布線條件、電路設(shè)計

基準、可加工性和可維修性。要使布線圖即均勻又

不過分集中和分散，減小串擾和縮短信號傳送時間

等等。

472005年6月

印制板布線方法

(1)引線對的設(shè)計。把同一信號網(wǎng)中的引線分解為

引線與引線的組合。通常有連續(xù)布線、分叉布線

(輻射布線)、中間分叉布線或無規(guī)則布線。

(2)多層布線。通常遵守如下規(guī)則：除器件和IC的

引線外不允許有金屬化孔、器件必須固定在金屬化

孔上、金屬化孔可以設(shè)置在任意位置上。引線對傾

角相近的安排在同一層，采用橫豎(X,Y)布線技

術(shù)，把X/Y層成對地安排布線層。

(3)確定布線次序。通常采用先入為主的原則，選

擇不影響或?qū)竺娌季€影響小的引線對開始并以此

為順序；或選擇布線自由度小的先布，并以此為順

序。優(yōu)先考慮以下情形：

482005年6月

A信號傳送時間必須固定或不得超出規(guī)定值的線

B不能單獨布線的，如邊緣引線

C在布線密的區(qū)域中，布線長度短的線

D不能用單線而需要用雙絞線或同軸線的布線

E布線長度短的線

F引線對或信號網(wǎng)內(nèi)擴展裕度小的部分

(4)確定布線路徑：有試探法、單元劃分法、通道

法、飽和區(qū)法、動態(tài)法等。對于先前已經(jīng)有的布線妨

礙后面布線的情形，通常首先要切除妨礙布線的布

線，然后先確定被妨礙的布線路徑，之后再重新修改

被切除的布線路徑。

(5)單獨布線：不能在印制圖中布線的引線對作為

單獨布線處理，多采用串行布線法。

492005年6月

n

噪聲指標分配的設(shè)計

n標準和規(guī)范

滿足相應(yīng)的規(guī)范FCC、CISPR、VDE、DOC、VCCE

MIL-STD,RCTA等,軍用型比商用為570倍；加固型

比軍用型還高2-3倍；防電磁泄漏型更高滿足

一般電子設(shè)備和系統(tǒng)要求

Dii

Di電爆系統(tǒng)要求

其中，P為干擾源強度，R為影響因子，C為耦合系數(shù)

CNACSEM5100,

P(f)-P(f)36dBP=PRCXX

P(f)-3P(f)20dB

時間分配和傳輸延遲檢查：

首先計算出起點、中點和終點連續(xù)路徑的延時，然后抽

取延時最大和最小的路徑，給出輸出的延時時間。其中

包括元件本身固有的、負載造成的、布線引起的等等。

根據(jù)邏輯確定時間配合要求和時序分配要求。

502005年6月

噪聲分配指標計算

n首先將主要來源的噪聲按均等的原則分配噪

聲。例如：電源噪聲、邏輯器件工作時引起的

電源線壓降、數(shù)據(jù)線不匹配造成的反射、線間

串擾、外來輻射噪聲拾取，這五項各給20%的

指標。

n然后再根據(jù)實際情況調(diào)整比例。注意：噪聲相

加取正交矢量和，即

n

222

121=I+++IIL

512005年6月

t

數(shù)字信號的頻譜安排

tr

to

A

d

T

等腰梯形周期脈沖，時鐘信號波形

522005年6月

T

r0

n

單螭辮cc戳..

taot+taotpV(t)=VC++cos2pfnc/rf=-n

0a

nncJeo1

0

TTeo

sinnpTeuTt=t+t

eu(tt+)

eu0reut

tt+eueuCV=20r

Tr0tnprnp

sinnpr

T

(tt+)

T

去????璘.5320056^

160f=l/Trd

1OdB0=2Ad

1206=2A/nf

80

40

10倍頻20dB線

MH

0.010.11101001000

542005年6月

諧

波

幅

值

2005年6月

1

Cn.2V0t

P

f

t

時鐘信號的譜包絡(luò)特性

1

tpr

0CnC.n

2V

fP

f

02V

p2ft22

r

頻率

55

平頂升余弦脈沖波形

562005年6月

n平頂升余弦脈沖波形和頻譜

=(ti)

Iw=)(

=fl

f2

2(t

f3.

i.

I

I

0

01

2

ee.

i.

1.01+cose

.2.6

wtp-j

210

1

1

t)

e

1

2.

1

t

p(t

+cos

p(t

.t

22

.t

+

w

p

1w=2pfl

2w=2pf2

.-t)uu..t

?~t_t)

.t

uu.

tt-)

ee.

w

i

sin

w

2

(

t

22

(

2005年6月

t3w=2pf3

2/.-t-t<t

0.<t<

ttt<<

pw.t)

t

.一t

)]1(-

.tuu.

2'2

t.

P

t

))1(-

t

sin[

P

2

w

P

57

平頂升余弦脈沖波形的譜包絡(luò)

2005年6月58

592005年6月

602005年6月

612005年6月

622005年6月

波形對電路影響

n對任意脈沖形狀的噪聲，低頻干擾水

平只取決于脈沖的面積

n其高頻干擾水平取決于重復(fù)周期和上

升或下降時間

n高頻分量的幅度并不只取決于上升或

下降時間還與變化率有關(guān)

n寬帶與窄帶干擾影響的換算

dB（窄帶）-=20log（PRR以MHz為單位）dBMHz（寬帶）mmVV

632005年6月

trtd<

2

印制線長度要求

必須滿足三個基本要求：

1、輻射條件L

C

f

1

?=1

2

2、傳輸延遲條件

3、電源壓降要求00

DI

DV=R1（D+IL1

Dt

642005年6月

無源器件的頻率特性及等效電路

652005年6月

662005年6月

樓宇布線的拓撲結(jié)構(gòu)

主交叉連接點

800m

光2000

3000

水平交叉連接點TC

90m

WAWA

工作間

300m1500m2500m

主干線

TC

中介交叉連接點

2005年6月

500m

TC

67

電磁兼容分層設(shè)計

與辦公樓布線類比

n主接地點

n樓間干線

2005年6月

n工作區(qū)

n接地總線

n接入設(shè)備

n交叉連接設(shè)備

n層間電纜

n本樓設(shè)備間

68

1層

2層

4層

（2個布線層）

6層

（4個布線層）

6層

（4個布線層）

6層

（3個布線層）

8層

（6個布線層）

8層

（4個布線層）

10層

（6個布線層）

2005年6月

印制板布線的層間安排

4321

S2

P

S1

G

PGS2

SI

GS3S2

SI

PGS2

SI

PGS

2

S

1

GS3

S2

SI

GGS2

SI

GS3

S2

SI

65

PS4

S4

S3

GS

3

PS4

PS3

PG

87

S6

S5

GS4

S5

S4

9

G

注釋1

0

低速設(shè)計通常用于十

千周以下

很難設(shè)計高信號阻抗

和低電源阻抗

低速高電源阻抗

只有S2用于任選高要

求信號設(shè)計

SIS2直用于較低速信

號

S2S3可用于任選高速

信號，有較差的電源

阻抗

EMC性能最好

EMC性能最好，S4對

電源噪聲敏感

S6

69

702005年6月

n尺寸為400mmX200inm.有16個存儲模塊

存儲板設(shè)計的例

2005年6月71

有14層，安排了7個信號層、3個3.3V電源層、1個1.5V電源層、兩個接地

層。銅層的厚度為0.018mm到0.035mm。心層和襯底層的厚度為

0.13mm到0.23mm,材料的介電常數(shù)為3.9。PCB設(shè)計的復(fù)雜性主要取決于

板的層數(shù)、圖形形狀復(fù)雜度、過孔的數(shù)量和I/O及連接器區(qū)。

722005年6月

732005年6月

742005年6月

線間串音強度的頻率特性

與干擾信號的頻譜特性

幅

值

1

Pt

2005年6月

+20dB

-40dB-20dB

頻率

1

Pt

75

兩根印制線條線間

串音強度隨頻率變化

+20dB

串

音

值

2005年6月

1

p

f

t

OdB

-20dB

頻率

f=

1

tpr

76

3-W原則

保持任何線條間距不小于三倍的印制線條寬度，

即不小于3W,可以避免兩線之間會發(fā)生電磁串擾

772005年6月

782005年6月

20H原則

n20-H原理

20-H原則將印制板向空間輻射電磁能量減小到百

分之七十以下20H一般為3mm左右

792005年6月

接地的功能：

接地原理

.專門的良好的導(dǎo)電面、零電位、作為電壓的比較基準。

.信號電路的返回電流通道，也作為電源回路的一部分。

.配合屏蔽功能，容納各種頻率的干擾電流的通道。

.連接裸露的設(shè)備金屬外殼，保護操作人員不受到傷害。

接地產(chǎn)生的電磁干擾

.接地難以孤立完成，要有連接導(dǎo)線和導(dǎo)電平面。

.接地有回路，在外電磁波作用下產(chǎn)生感應(yīng)干擾電動勢。

接地應(yīng)該遵守的原則

.接地導(dǎo)線以及公共母線的阻抗應(yīng)該是最小的。

.接地導(dǎo)線應(yīng)該采用橫截面為管形的接地線。

.連接質(zhì)量：接觸電阻、機械振動、防氧化、防腐蝕

802005年6月

接地系統(tǒng)概述

n通常有四種接地：信號地或信號參考地、電源地、

屏蔽地和結(jié)構(gòu)地。

n實際上不存在理想的地，地平面和地線上都有一定

的電位分布，不存在理想的等位面。

n接地線的長度：較長的地線上存在有駐波，通常在

L<0.05人時，可用單點接地；

L>0.15入時，可以用多點接地；

0.05入<1_<0.15人時，依實際情況定

L一定不能是0.25人的整倍數(shù)。

812005年6月

接地方式

n接地方式：浮地、單點接地、多點接地。

n浮地：使信號地與其它導(dǎo)體相隔離，包括系統(tǒng)的結(jié)

構(gòu)地。采用變壓器隔離、光隔離和繼電器隔離等方

式?？梢员苊飧蓴_信號進入信號電路，但容易產(chǎn)生

靜電荷堆積。

n單點接地：只有單點與地相接，可以消除信號地系

統(tǒng)中的干擾電流閉合回路，使干擾電流的磁影響最

小，但容易產(chǎn)生天線接受或發(fā)射效應(yīng)。

n多點接地：可以消除地線上的高頻駐波現(xiàn)象，但容

易產(chǎn)生接地回路增加電磁耦合。

822005年6月

工琰.

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prdR=r1A