高速電路的電磁兼容分析與設計

摘要：設計的線路板首要任務是能夠正常工作，但如今PCB板的層數(shù)越來越高，厚度越來越薄，線寬、線間距等越來越小，出現(xiàn)電磁干擾等影響印制板的質(zhì)量的因素層出不窮?；诖酥饕接戨姶偶嫒莓a(chǎn)生的因素、電磁兼容產(chǎn)生的要素并對相應的解決問題的方法進行詳細分析與探討。
關鍵詞：電磁兼容；高速電路；電磁干擾

0 引言
電磁兼容性是指電氣和電子系統(tǒng)及設備在特定的電磁環(huán)境中，在規(guī)定的安全界限內(nèi)以設定的等級運行時，不會由于外界的電磁干擾而引起損壞或?qū)е滦阅軔夯讲豢赏炀鹊某潭龋瑫r它們本身產(chǎn)生的電磁輻射不大于檢定的極限電平，不影響其他電子設備或系統(tǒng)的正常運行，以達到設備與設備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間互不干擾、共同可靠地工作的目的。

1 電磁兼容產(chǎn)生的因素
(1)電阻的頻率特性。在數(shù)字電路中，電阻的主要作用在于限流和確定固定電平，在高頻電路中，存在于電阻兩端的高頻寄生電容會對正常的電路特性造成破壞。同樣電阻的引腳電感對電路的EMC影響很大。
(2)電容的頻率特性。電容器一般應用在電源總線，它提供去耦合、旁路和維持固定的直流電壓和電流的作用。但是在高頻電路中，當電路的工作頻率超過了電容的自諧振頻率時，其寄生電感將使電容表現(xiàn)為電感特性，從而失去原有的功能并影響電路的工作性能。
(3)電感的頻率特性。電感器是用來控制PCB內(nèi)的EMI。當電路的工作頻率增加時，電感的等效阻抗會隨著頻率的增加而增大，當電路的工作頻率超過電感的工作頻率上限時，電感將會影響電路的正常工作。
(4)導線的頻率特性。PCB上的走線和元器件的引腳導線都有寄生電感和電容，這些寄生電感和電容會影響到導線的頻率特性，從而有可能在元器件和導線之間產(chǎn)生諧振，致使導線成為電磁干擾的重要發(fā)射天線。通常，導線在低頻段表現(xiàn)為電阻特性，在高頻段則表現(xiàn)為電感特性，因此在PCB上，導線的長度一般要求小于工作頻率波長的二十分之一，以避免導線成為電磁干擾的發(fā)射源。
(5)靜電。靜電放電問題已經(jīng)成為電子產(chǎn)品的一大公害，可能給產(chǎn)品帶來永久性的損壞，因此在產(chǎn)品設計中，必須采取相應的靜電防護措施。常用的防靜電措施包括選擇具有防靜電材料，采用電氣隔離措施，提高產(chǎn)品的絕緣強度以及設置良好的靜電屏蔽層和泄放通道等。
(6)電源。隨著高頻開關電源的廣泛應用和電力系統(tǒng)負荷的不斷增加，電源對產(chǎn)品的干擾問題逐漸成為影響產(chǎn)品EMC特性的一個重要因素。因此，一些易受干擾的敏感設備已經(jīng)不直接采用交流供電而改用直流供電，這樣雖然增加了系統(tǒng)的復雜性和成本，但是有效提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
(7)雷電。雷電實質(zhì)上是一種正負電荷中和的強靜電放電過程，由此產(chǎn)生的強電磁脈沖導致各種電子設備受損的主要原因。雷電對電子設備的影響包括直擊雷和感應雷兩種，現(xiàn)在各種室內(nèi)使用的電子設備，一般不容易遭受直擊雷的影響，但是依然容易受到感應雷的損害。為了確保電子設備的安全運行，必須對電子設備進行防雷擊保護。常用的防雷措施包括設置避雷針、安裝避雷器和避雷線等。