高速電路的電磁兼容分析與設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)的線路板首要任務(wù)是能夠正常工作，但如今PCB板的層數(shù)越來(lái)越高，厚度越來(lái)越薄，線寬、線間距等越來(lái)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。基于此主要探討電磁兼容產(chǎn)生的因素、電磁兼容產(chǎn)生的要素并對(duì)相應(yīng)的解決問(wèn)題的方法進(jìn)行詳細(xì)分析與探討。
關(guān)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(shè)備在特定的電磁環(huán)境中，在規(guī)定的安全界限內(nèi)以設(shè)定的等級(jí)運(yùn)行時(shí)，不會(huì)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?，同時(shí)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(shè)備或系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以達(dá)到設(shè)備與設(shè)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(huì)對(duì)正常的電路特性造成破壞。同樣電阻的引腳電感對(duì)電路的EMC影響很大。
(2)電容的頻率特性。電容器一般應(yīng)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(dāng)電路的工作頻率超過(guò)了電容的自諧振頻率時(shí)，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(lái)控制PCB內(nèi)的EMI。當(dāng)電路的工作頻率增加時(shí)，電感的等效阻抗會(huì)隨著頻率的增加而增大，當(dāng)電路的工作頻率超過(guò)電感的工作頻率上限時(shí)，電感將會(huì)影響電路的正常工作。
(4)導(dǎo)線的頻率特性。PCB上的走線和元器件的引腳導(dǎo)線都有寄生電感和電容，這些寄生電感和電容會(huì)影響到導(dǎo)線的頻率特性，從而有可能在元器件和導(dǎo)線之間產(chǎn)生諧振，致使導(dǎo)線成為電磁干擾的重要發(fā)射天線。通常，導(dǎo)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(dǎo)線的長(zhǎng)度一般要求小于工作頻率波長(zhǎng)的二十分之一，以避免導(dǎo)線成為電磁干擾的發(fā)射源。
(5)靜電。靜電放電問(wèn)題已經(jīng)成為電子產(chǎn)品的一大公害，可能給產(chǎn)品帶來(lái)永久性的損壞，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，必須采取相應(yīng)的靜電防護(hù)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(qiáng)度以及設(shè)置良好的靜電屏蔽層和泄放通道等。
(6)電源。隨著高頻開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用和電力系統(tǒng)負(fù)荷的不斷增加，電源對(duì)產(chǎn)品的干擾問(wèn)題逐漸成為影響產(chǎn)品EMC特性的一個(gè)重要因素。因此，一些易受干擾的敏感設(shè)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(fù)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(shí)質(zhì)上是一種正負(fù)電荷中和的強(qiáng)靜電放電過(guò)程，由此產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖導(dǎo)致各種電子設(shè)備受損的主要原因。雷電對(duì)電子設(shè)備的影響包括直擊雷和感應(yīng)雷兩種，現(xiàn)在各種室內(nèi)使用的電子設(shè)備，一般不容易遭受直擊雷的影響，但是依然容易受到感應(yīng)雷的損害。為了確保電子設(shè)備的安全運(yùn)行，必須對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行防雷擊保護(hù)。常用的防雷措施包括設(shè)置避雷針、安裝避雷器和避雷線等。