電路板級的電磁兼容設(shè)計

c)RC端接

圖14演示了RC端接方法。這個方法類似于并聯(lián)端接，但是增加了一個C1。和在并聯(lián)端接方法中一樣，R用于提供匹配Z0的阻抗。C1為R提供驅(qū)動電流并過濾掉從線跡到地的射頻能量。因此，相比并聯(lián)端接方法，RC端接方法需要的源驅(qū)動電流更少。R和C1的值由Z0，Tpd(環(huán)路傳輸延遲)和Cd確定。時間常數(shù)，RC = 3 x Tpd，這里R // ZL = Z0, C = C1 // Cd。

d)Thevenin端接

圖15演示了Thevenin端接方法。此電路由上拉電阻R1和下拉電阻R2組成,這樣就使邏輯高和邏輯低與目標(biāo)負(fù)載相符。
R1和R2的值由R1 // R2 = Z0決定。R1 + R2 + ZL的值要保證最大電流不能超過源驅(qū)動電路容量。舉例來說, R1=220歐,R2=330 歐

這里VCC是驅(qū)動電壓

e)二極管端接 (Diode termination)

圖16演示了二極管端接方法。除了電阻被二極管替換以降低損耗之外，它與Thevenin端接方法類似。D1和D2用來限制來自負(fù)載的過多信號反射量。與Thevenin端接方法不一樣，二極管不會影響線性阻抗。對這種端接方法而言，選擇Schottky和快速開關(guān)二極管是比較好的。這種端接方法的優(yōu)點在于不用已知Z0的值，而且還可以和其他類型的端接方法結(jié)合使用。通常在MCU的內(nèi)部應(yīng)用這種端接方法來保護(hù)I/O端口。

? 微控制器電路

時下，許多IC制造業(yè)者不斷地減小微控制器的尺寸以達(dá)到在單位硅片上增加更多部件的目的。通常減小尺寸會使晶體管更快。這樣一來，雖然MCU時鐘速率無法增加，但是上升和下降速度會增加，從而諧波分量使得頻率值上升。許多情況下，減小微控制器尺寸無法通知給用戶，這樣最初時電路中的MCU是正常的，但以后在產(chǎn)品生命周期中的某個時間就可能出現(xiàn)EMC問題。對此最好的解決方法就是在開始設(shè)計電路時就設(shè)計一個較穩(wěn)健的電路。許多實時應(yīng)用方面都需要高速MCU，設(shè)計者一定要認(rèn)真對待其電路設(shè)計和PCB布線以減少潛在的EMC問題。MCU需要的電源功率隨著其處理功率的增加而增加。讓供給電路（比如校準(zhǔn)電路）靠近微控制器是不難辦到的，再用一個獨立的電容就可以減少直流電源對其它電路的影響。

MCU通常有一個片上振蕩器，它用自己的晶體或諧振器連接，從而避免使用其他時鐘驅(qū)動電路的時鐘。這個獨立的時鐘能更好地防止系統(tǒng)其他部份所產(chǎn)生的噪聲輻射。在時鐘頻率方面，MCU通常是對功率要求最高的設(shè)備，這樣讓時鐘靠近MCU就能保證對時鐘頻率僅有最小的驅(qū)動需求。

1．I/O口引腳

對于大多數(shù)MCU，引腳常都是高阻輸入或混合輸入/輸出。高阻輸入引腳易受噪聲影響，并且在非正常終端時會引至寄存器鎖存錯誤的電平。一個非內(nèi)部終端的輸入引腳需要有高阻抗（例如4.7K?或10K?）連接每個引腳到地或者到供電電平，以便確保一個可知的邏輯狀態(tài)。未連接的輸入引腳通常浮動在供電電平的中間值周圍，或者由于有內(nèi)部泄露通路而浮動在不確定的電壓值。

對于IRQ或復(fù)位引腳（輸入引腳）來說，其終端比普通I/O口引腳更為重要。如果噪聲導(dǎo)致這兩個引腳誤觸發(fā)，它將對整個電路的行為產(chǎn)生巨大的影響。當(dāng)輸入引腳未連接，同時輸入鎖存器半開半閉時，會導(dǎo)致IC內(nèi)部電流泄漏，此時通常可以看到高電流消耗，尤其是在CMOS器件中。因此在輸入引腳終端連接高阻抗可以減少供電電流，就象電磁兼容的其他好處一樣。

2．IRQ口引腳

由于中斷對MCU操作有影響，因此它是元件中最敏感的引腳之一。從遠(yuǎn)端設(shè)備到PCB板上的MCU，甚至在插件適配器或子系統(tǒng)卡上，IRQ都可以被查詢。因此，確保與中斷請求引腳的任何連線都有瞬時靜電釋放保護(hù)是非常重要的。對于靜電釋放來說，在IRQ連線上有雙向二極管、transorbs或金屬氧化變阻器終端通常就足夠了，而且他們還能在不產(chǎn)生大的線路負(fù)荷的情況下幫助減少過沖和阻尼震蕩。即便是對價格很敏感的應(yīng)用，IRQ線上的電阻終端也同樣不可缺少。

3．復(fù)位引腳

不恰當(dāng)?shù)膹?fù)位將導(dǎo)致許多問題，因為不同的應(yīng)用利用了MCU啟動和斷電的不同條件。復(fù)位最基本的功能保證了一旦上電，MCU便開始用可控制的方式執(zhí)行代碼。上電時，電源上升到MCU的工作電壓，在晶振穩(wěn)定之前需要等一段時間。因此在復(fù)位引腳上要有時間延時。最簡單的延時就是電阻-電容（RC）網(wǎng)絡(luò)，在電流經(jīng)過電阻時電容開始充電，一直到電平達(dá)到了能被MCU在邏輯1狀態(tài)時的復(fù)位電路檢測到的值為止。理想情況下沒有嚴(yán)格規(guī)定電阻和電容的大小，但也有其他方面的考慮。復(fù)位引腳的內(nèi)部泄漏電流通常規(guī)定不能超出1μA（針對 Motorola HC08 MCU），這意味著電阻最大為100k?，電容不能是電解電容，以保持停止電流的最小值。推薦使用陶瓷電容，因為它折衷了低價格，低泄漏，高頻反應(yīng)性能好的優(yōu)點。復(fù)位引腳電容非常小（Motorola HC08 MCU 低于5pF）。對于最小阻抗值也有限制，因為最大上拉電流大約為5mA，1V (VOL)。加上外部電容的低阻抗電壓源，則確定了上拉電阻的最小值為2K?。用二極管來鉗住復(fù)位引腳的電壓也是一種推薦做法，能防止供電電壓過度，并且能夠在斷電時令電容迅速放電。

4．振蕩器

許多MCU合成了倒相放大器，用來與外部晶體或陶瓷共振器一起構(gòu)成皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)。下面則討論用來與特殊外部元件一起得到振蕩的放大器最小增益（跨導(dǎo)）。圖17給出了MCU上使用的典型標(biāo)準(zhǔn)皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)，晶體在1MHz到20MHz的頻率范圍。下面用簡單的形式給出了MCU的內(nèi)部電路，與非門后面是變極器。與非門有兩個輸入：一個連到MCU的OSC1腳，另一個連接到內(nèi)部STOP上。

對于振蕩電路來說，必須有正反饋，且閉環(huán)增益必須比1大。電阻R0導(dǎo)致了負(fù)反饋，增大了放大器的開環(huán)增益需求。R0通常盡量的大，以將反饋減到最小，同時克服上電時的電流泄漏。當(dāng)使用1MHz和20MHz的晶體時，R0應(yīng)該在1M?至10M?的范圍里。對于陶瓷共振器，R0一般用1 M?。共振器Q和電容C1、C2構(gòu)成了共鳴回路。C1、C2代表了外部電容和任何并行的寄生電容。晶體和陶瓷共振器有小信號等效電路，如圖18所示：

R是串聯(lián)電阻，L和C是起動或串聯(lián)電感、電容。C0是分流電容，它代表了晶體盒中共振器和寄生電容的低頻并聯(lián)電容量的總和。任何在OSC1和OSC2引腳之間的附加寄生電容都包括在這個值里。晶體制造商的數(shù)據(jù)手冊里詳細(xì)說明了特殊晶體中R, L, C和C0的值。為了測量這些值，制造商必須給晶體送信號，也就是從晶體里功率消耗的特殊電平中獲得。然而，在晶體啟動時，通過晶體的唯一信號應(yīng)歸于熱噪聲，因此晶體里的功率消耗是非常低的。眾所周知
，當(dāng)晶體內(nèi)功率消耗減少到低水平時R的有效值可以增長。因此R的最大值由晶體制造者來估計。既然R0, C1和C2的值不僅依賴于MCU的變極器特性，還依賴于外部晶體或陶瓷共振器的特性，則從各制造商的數(shù)據(jù)手冊里可以得到精確的元件結(jié)構(gòu)。

第三部分 — 印制電路板的布線技術(shù)

除了元器件的選擇和電路設(shè)計之外，良好的印制電路板（PCB）布線在電磁兼容性中也是一個非常重要的因素。既然PCB是系統(tǒng)的固有成分，在PCB布線中增強(qiáng)電磁兼容性不會給產(chǎn)品的最終完成帶來附