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- 2018-03-08
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這是一個(gè)關(guān)于電磁兼容整改PPT,包括了概述,產(chǎn)品設(shè)計(jì)與電磁兼容設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),PCB設(shè)計(jì),接地設(shè)計(jì),電磁兼容與可靠性等內(nèi)容,電磁兼容培訓(xùn)主要內(nèi)容 1 概述 2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與電磁兼容設(shè)計(jì) 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 PCB設(shè)計(jì) 5 接地設(shè)計(jì) 6 電磁兼容與可靠性電磁兼容基本定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對(duì)電磁兼容所下的定義為“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力 ”。該標(biāo)準(zhǔn)等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60050(161)。電磁兼容(EMC—Electromagnetic Compatibility)是一門(mén)新興的綜合性學(xué)科,主要研究電磁干擾和抗干擾的問(wèn)題。即怎樣使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電子電氣設(shè)備、器件或系統(tǒng),都能正常工作,互不干擾,達(dá)到兼容狀態(tài)。它以電磁場(chǎng)和無(wú)線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ),并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域,如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)研究的范圍很廣,幾乎涉及所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域。常用名詞電磁兼容環(huán)境進(jìn)一步惡化 高頻化、高密度化 近年來(lái),電子產(chǎn)品向高頻化發(fā)展的趨勢(shì)十分明顯。如計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率已從30MHz提高到100MHz以上;移動(dòng)通信從頻道(900MHz)發(fā)展成雙頻道(900MHz、2000MHz)。信號(hào)頻率越高,越容易產(chǎn)生輻射和耦合,而且越難以抑制和屏蔽,致使電磁干擾加劇。當(dāng)今在空間傳播的電磁波的頻點(diǎn)之密、頻譜之寬、空域之廣、能量之高均是前所未有的,大大惡化了電磁環(huán)境,歡迎點(diǎn)擊下載電磁兼容整改PPT。
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電磁兼容培訓(xùn)主要內(nèi)容 1 概述 2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與電磁兼容設(shè)計(jì) 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 PCB設(shè)計(jì) 5 接地設(shè)計(jì) 6 電磁兼容與可靠性電磁兼容基本定義國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁兼容術(shù)語(yǔ)》對(duì)電磁兼容所下的定義為“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力 ”。該標(biāo)準(zhǔn)等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC60050(161)。電磁兼容(EMC—Electromagnetic Compatibility)是一門(mén)新興的綜合性學(xué)科,主要研究電磁干擾和抗干擾的問(wèn)題。即怎樣使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電子電氣設(shè)備、器件或系統(tǒng),都能正常工作,互不干擾,達(dá)到兼容狀態(tài)。它以電磁場(chǎng)和無(wú)線電技術(shù)的基本理論為基礎(chǔ),并涉及許多新的技術(shù)領(lǐng)域,如微波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及新材料等。電磁兼容技術(shù)研究的范圍很廣,幾乎涉及所有現(xiàn)代化工業(yè)領(lǐng)域。 常用名詞電磁兼容環(huán)境進(jìn)一步惡化 高頻化、高密度化 近年來(lái),電子產(chǎn)品向高頻化發(fā)展的趨勢(shì)十分明顯。如計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率已從30MHz提高到100MHz以上;移動(dòng)通信從頻道(900MHz)發(fā)展成雙頻道(900MHz、2000MHz)。信號(hào)頻率越高,越容易產(chǎn)生輻射和耦合,而且越難以抑制和屏蔽,致使電磁干擾加劇。當(dāng)今在空間傳播的電磁波的頻點(diǎn)之密、頻譜之寬、空域之廣、能量之高均是前所未有的,大大惡化了電磁環(huán)境。 高速數(shù)字化 這些年來(lái)數(shù)字電路發(fā)展非常迅猛,計(jì)算機(jī)、通信、音像、OA、控制、儀表等許多電子產(chǎn)品都采用數(shù)字電路。數(shù)字電路是常見(jiàn)的電磁干擾源,同時(shí)數(shù)字電路的抗電磁干擾能力較弱,在電磁干擾下有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作,特別值得注意的是,近年來(lái)數(shù)字電路向高速發(fā)展,數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到50MHz以上;脈沖信號(hào)的上升/下降時(shí)間不超過(guò)信號(hào)周期的5%,這樣陡的快速跳變信號(hào)包含了更多的頻率更高的高次諧波分量。這樣,就更容易產(chǎn)生電磁干擾。 低電壓化一些電子產(chǎn)品,特別是便攜式電子產(chǎn)品,為了節(jié)省電源和縮小體積,要求IC及半導(dǎo)體有源器件的工作電壓降低,向低電壓方向發(fā)展。顯然,電壓降低之后,它們對(duì)瞬變電壓、浪涌電壓、靜電放電等電磁干擾的抵抗能力明顯下降,因而對(duì)電磁環(huán)境提出了更高的要求。甚至需要對(duì)IC、CMOS、MOSFET等器件采用抗電磁干擾元件加以保護(hù)。高功率化 為了增大作用距離和提高性能,雷達(dá)、廣播、通信等發(fā)射機(jī)、差轉(zhuǎn)臺(tái)、基站的發(fā)射功率與日俱增。對(duì)電磁環(huán)境的污染越來(lái)越嚴(yán)重。機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化控制電工產(chǎn)品、機(jī)電產(chǎn)品向多功能化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。過(guò)去,電工機(jī)電產(chǎn)品屬于強(qiáng)電范圍,與弱電關(guān)系不多,而現(xiàn)代化的電工機(jī)電產(chǎn)品都大量地使用了先進(jìn)的電子技術(shù),甚至可以說(shuō)沒(méi)有芯片的產(chǎn)品就沒(méi)有市場(chǎng),這也是增加電磁兼容緊迫性的原因之一。 電磁干擾類型----自然干擾 人為電磁干擾源分類及特征 信息化作戰(zhàn)特點(diǎn)信息化作戰(zhàn),最突出的變化是戰(zhàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)不同了,復(fù)雜電磁環(huán)境從傳統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境要素中脫穎而出,居于主導(dǎo)戰(zhàn)局的顯赫地位 。在相對(duì)狹窄的戰(zhàn)場(chǎng)空間,種類繁多的信息系統(tǒng)和電子設(shè)備云集密布,大量電磁輻射互擾自擾,加之?dāng)硨?duì)雙方還絞盡腦汁地施展電磁對(duì)抗手段,其復(fù)雜性可想而知。網(wǎng)絡(luò)化信息化作戰(zhàn)模式 使用頻率 電磁兼容特點(diǎn)--綜合性電磁兼容對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的突出影響二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與電磁兼容設(shè)計(jì)目前設(shè)計(jì)階段現(xiàn)狀 目前階段,設(shè)計(jì)人員已經(jīng)有了一定EMC的技術(shù),在產(chǎn)品功能設(shè)計(jì)的同時(shí),考慮EMC問(wèn)題,如產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)考慮濾波,屏蔽,接地等。設(shè)計(jì)人員通過(guò)短期的培訓(xùn)以掌握EMC設(shè)計(jì)的基本方法,因此能從設(shè)計(jì)的早期階段就考慮一定的EMC設(shè)計(jì)策,這對(duì)僅通過(guò)整改的方法來(lái)解決所有的EMC問(wèn)題已經(jīng)有了很大的進(jìn)步,但是,處于這個(gè)階段的EMC設(shè)計(jì),也有很多局限性,具體表現(xiàn)在: a. 參與EMC設(shè)計(jì)人員掌握了一些EMC設(shè)計(jì)原理和理論知識(shí),如,懂得如何設(shè)計(jì)濾波器、如何設(shè)計(jì)屏蔽,如何進(jìn)行PCB布線,如何防止串?dāng)_等等,但是設(shè)計(jì)人員往往缺乏結(jié)合產(chǎn)品系統(tǒng)的特點(diǎn),從產(chǎn)品系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)架上來(lái)考慮EMC問(wèn)題。 b. 設(shè)計(jì)太理論化,而且各個(gè)部分的設(shè)計(jì)相對(duì)分散。如,選擇各個(gè)EMC性能非常好的模塊組合在一起不一定是一個(gè)EMC性能很好的系統(tǒng)。 企業(yè)現(xiàn)狀管理問(wèn)題 ----項(xiàng)目計(jì)劃、資金支持、人員培養(yǎng)人才問(wèn)題 ----總體人才、設(shè)計(jì)人才、試驗(yàn)和質(zhì)量 技術(shù)問(wèn)題 ----核心技術(shù)、專業(yè)技術(shù)解決三個(gè)沒(méi)有轉(zhuǎn)變意識(shí)企業(yè)需要解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的電磁兼容經(jīng)驗(yàn)與意識(shí)問(wèn)題。作為產(chǎn)品的硬件工程師,除了原先必須掌握的電路設(shè)計(jì)知識(shí)外,還必須掌握EMI輻射的設(shè)計(jì)知識(shí)以及一定的抗干擾設(shè)計(jì)方法,如ESD靜電抗干擾。這樣硬件工程師才能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中,如原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)階段考慮電磁兼容問(wèn)題,保證后續(xù)產(chǎn)品驗(yàn)證時(shí)能通過(guò)測(cè)試。加強(qiáng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)另外,PCB設(shè)計(jì)工程師也需要掌握相應(yīng)的器件布局、層疊設(shè)計(jì)、高速布線方面的EMC設(shè)計(jì)知識(shí),保證不因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)不良產(chǎn)生EMC問(wèn)題。結(jié)構(gòu)工程師需要了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的屏蔽設(shè)計(jì)知識(shí),了解開(kāi)孔、縫隙處理方面的知識(shí),保證不產(chǎn)生輻射泄露。但目前中國(guó)大部分企業(yè)硬件工程師、PCB工程師、結(jié)構(gòu)工程師、系統(tǒng)工程師等都缺乏相應(yīng)的EMC經(jīng)驗(yàn)。所以企業(yè)內(nèi)部需要通過(guò)一定專業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)習(xí),彌補(bǔ)經(jīng)驗(yàn)的不足,同時(shí)在實(shí)踐中加以應(yīng)用,才能使公司的整體電磁兼容設(shè)計(jì)水平快速提升 。 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與電磁兼容設(shè)計(jì) EMC領(lǐng)域可以用這樣一句話來(lái)形容:“每一件事情都不在計(jì)劃之列,這就是為什么EMC領(lǐng)域被看作是一門(mén)“黑箱藝術(shù)”。事后控制不如事中控制,事中控制不如事前控制,可惜大多數(shù)人均未能體會(huì)到這一點(diǎn),等到錯(cuò)誤的決策造成了重大的損失才尋求彌補(bǔ)。電磁兼容是設(shè)計(jì)出來(lái)的,不是試驗(yàn)出來(lái)的。 電磁兼容綜合設(shè)計(jì)需要以下技術(shù) a)屏蔽技術(shù) b)安裝襯墊 c)接地技術(shù) d)濾波技術(shù) e)去耦 f)適當(dāng)?shù)挠≈凭選定 g)絕緣和隔離 h)電路阻抗控制 i)I/O互連設(shè)計(jì) j)設(shè)計(jì)用于組件內(nèi)部的PCB抑制技術(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則接口終端 1)保護(hù)所有I/O,達(dá)到與預(yù)期應(yīng)力形式和強(qiáng)度相當(dāng)?shù)某潭。這可能需要電纜屏蔽作為第一屏障; 2)使用低通濾波防止高頻干擾; 3)只要可能就采用差動(dòng)連接線傳輸信號(hào)。共模抑制電路將會(huì)抑制干擾信號(hào); 4)在極端情況下,如果干擾作用于超敏感電路,那么通過(guò)光學(xué)連接線對(duì)接口進(jìn)行電子隔離; 5)平衡和匹配接口 數(shù)字電路數(shù)字電路參數(shù)主要由系統(tǒng)要求和所用裝置技術(shù)類型決定。與模擬電路不同,如果工作頻帶可以控制,那么數(shù)字脈沖的傅立葉分量會(huì)占據(jù)擴(kuò)展至VHF的寬頻譜。 因此重要的是通過(guò)注意以下因素控制產(chǎn)生的頻譜: a)最大脈沖升/降時(shí)間。在通用的邏輯類型中,CMOS的上升時(shí)間最長(zhǎng),一般為100ns,而ECL和肖特基的上升時(shí)間僅為幾ns。其他類型的TTL的上升時(shí)間一般約為10ns; b)最小脈沖頻率; c)最小脈沖過(guò)沖和振蕩 d)連接電纜終端阻抗匹配。 脈沖信號(hào)的頻譜包絡(luò)線電磁兼容科學(xué)設(shè)計(jì)方法 --系統(tǒng)流程法 (System Flow Method)系統(tǒng)流程法,即主要在研發(fā)流程中融入EMC設(shè)計(jì)理念,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段進(jìn)行EMC設(shè)計(jì)控制,把可能出現(xiàn)的EMC問(wèn)題在研發(fā)前期進(jìn)行考慮;設(shè)計(jì)過(guò)程中主要從產(chǎn)品的電路(原理圖、PCB設(shè)計(jì)),結(jié)構(gòu)與電纜,電源模塊,接地等方面系統(tǒng)考慮EMC問(wèn)題,針對(duì)可能出現(xiàn)EMC問(wèn)題進(jìn)行前期充分考慮,從而確保產(chǎn)品樣品出來(lái)后能夠一次性通過(guò)測(cè)試與認(rèn)證! 產(chǎn)品設(shè)計(jì)歷程 一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷總體方案設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試裝、聯(lián)調(diào)測(cè)試、定型試驗(yàn)幾個(gè)階段。目前業(yè)界多數(shù)研制單位在前期設(shè)計(jì)階段沒(méi)有系統(tǒng)考慮EMC方面問(wèn)題,往往是在在產(chǎn)品樣機(jī)出來(lái)再進(jìn)行EMC摸底測(cè)試,如果這時(shí)測(cè)試通過(guò),則是比較幸運(yùn)的。但很不幸的是,大多數(shù)情況下是不能測(cè)試通過(guò)的,這時(shí)出了問(wèn)題進(jìn)行整改并需要對(duì)產(chǎn)品重新設(shè)計(jì),常常會(huì)要進(jìn)行較大改動(dòng)。 這個(gè)階段產(chǎn)品電磁兼容出現(xiàn)問(wèn)題原因比較多,如果是因?yàn)槠帘螁?wèn)題往往會(huì)涉及結(jié)構(gòu)模具改動(dòng),如果因?yàn)榻涌跒V波問(wèn)題就會(huì)對(duì)產(chǎn)品原理圖進(jìn)行改動(dòng),同時(shí)導(dǎo)致PCB的重新設(shè)計(jì),還有可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)接地問(wèn)題,那就會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品系統(tǒng)重新做調(diào)整,重新設(shè)計(jì)。既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)經(jīng)費(fèi)。(型號(hào)研制有教訓(xùn))設(shè)備電磁兼容狀態(tài)的技術(shù)控制電子產(chǎn)品電磁兼容性設(shè)計(jì)需要注意以下四個(gè)問(wèn)題一、必須在產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)的初始階段,同時(shí)進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)二、芯片等有源器件的選用和印制電路板設(shè)計(jì)是關(guān)鍵三、地線設(shè)計(jì)是最重要的設(shè)計(jì),也是難度最大的一項(xiàng)設(shè)計(jì)四、屏蔽技術(shù)用來(lái)抑制電磁干擾沿著空間的傳播詳細(xì)方案設(shè)計(jì)階段 在產(chǎn)品詳細(xì)方案設(shè)計(jì)階段主要提出對(duì)產(chǎn)品總體硬件EMC設(shè)計(jì)方案,如:電源接口,信號(hào)接口,電纜選型,接口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),連接器選型等提出詳細(xì)的EMC設(shè)計(jì)與選型要求.確保后續(xù)實(shí)施過(guò)程中能夠重點(diǎn)關(guān)注注意這些要點(diǎn)。 如果我們?cè)O(shè)計(jì)某個(gè)控制器,就需要注意內(nèi)部數(shù)字電路模塊與模擬電路模塊的隔離,需要從內(nèi)部空間考慮數(shù)字電路對(duì)模擬電路的干擾,同時(shí)重點(diǎn)注意內(nèi)部電纜接口濾波處理。 這個(gè)階段產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)已有的規(guī)范提出EMC詳細(xì)方案,由質(zhì)量或?qū)iT(mén)的EMC工程師進(jìn)行把關(guān)檢查。(設(shè)計(jì)文件作用)。 產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)階段 在產(chǎn)品原理圖設(shè)計(jì)階段主要對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的主芯片的濾波電路設(shè)計(jì),晶振電源管腳的濾波電路,時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)芯片的濾波電路設(shè)計(jì),電源輸入插座的濾波電路設(shè)計(jì),對(duì)外信號(hào)接口的濾波電路設(shè)計(jì),以及濾波和防護(hù)元器件選型,單板功能地和保護(hù)地屬性的劃分,單板螺絲孔的屬性定義等提出詳細(xì)的方案,確保濾波、接地的EMC手段在此階段進(jìn)行實(shí)施。 產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)階段 在產(chǎn)品PCB設(shè)計(jì)階段,主要考慮對(duì)EMC影響巨大的層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵元器件的布局考慮以及高速數(shù)字信號(hào)布線。層疊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮高速信號(hào)與電源平面的回流。布局階段特別要考慮PCB上面的關(guān)鍵芯片器件擺放,如晶振位置,數(shù)字模擬電路設(shè)置,接口防護(hù)濾波電路的擺放,高頻濾波電容等擺放,PCB的接地螺釘個(gè)數(shù)和位置設(shè)置,連接器的接地管腳設(shè)置,地平面和電源平面的詳細(xì)分割等。在布線階段將重點(diǎn)考慮高速不跨分割,關(guān)鍵敏感信號(hào)的走線保護(hù),減小串繞等。 曾經(jīng)有一款產(chǎn)品由于晶振布局位置不當(dāng),靠近接口電纜導(dǎo)致電磁兼容輻射發(fā)射項(xiàng)目測(cè)試超標(biāo),就是因?yàn)樵赑CB布局階段沒(méi)有考慮好晶振這樣關(guān)鍵器件的布局! 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段 在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段,主要針對(duì)產(chǎn)品需要滿足EMC法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)產(chǎn)品采用什么屏蔽設(shè)計(jì)方案、選擇什么屏蔽材料,以及結(jié)構(gòu)的可實(shí)現(xiàn)性提出設(shè)計(jì)方案,另外對(duì)屏蔽體之間的搭接設(shè)計(jì),縫隙設(shè)計(jì)考慮,同時(shí)重點(diǎn)考慮接口連接器與結(jié)構(gòu)件的配合。 產(chǎn)品初樣調(diào)試階段 在產(chǎn)品初樣試裝階段,主要是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期總體設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,PCB布局設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)模型等各個(gè)環(huán)節(jié)的EMC設(shè)計(jì)控制措施的檢驗(yàn),看看前期提出設(shè)計(jì)方案的執(zhí)行程度;另外主要檢查檢查電路單板與結(jié)構(gòu)之間的配合,是否還存在EMC隱患,提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,便于后續(xù)研制產(chǎn)品正樣的時(shí)候一起完善。 通常我們會(huì)在這個(gè)階段發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)加工工藝問(wèn)題以及設(shè)備內(nèi)部電纜走線錯(cuò)誤,需要更正。 三、屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 屏蔽材料本身 2 成本控制 3 連接器 4 電纜 5 濾波器安裝結(jié)構(gòu) 6 工藝的可實(shí)現(xiàn)性選擇屏蔽方案 屏蔽箱體具有三種重要作用: a)減少內(nèi)部干擾源的輻射 b)保護(hù)內(nèi)部電路免受外部輻射場(chǎng)的影響 c)為電纜屏蔽和抑制裝置的搭接提供基準(zhǔn)對(duì)于產(chǎn)品應(yīng)該選用什么屏蔽方案,應(yīng)該考慮成本、技術(shù)難度以及操作性等其他方面的綜合因素,一般應(yīng)該參照以下原則: 最好采取綜合的方案,即根據(jù)實(shí)際情況,綜合選用不同級(jí)別的屏蔽方案,達(dá)到綜合性能最優(yōu)的目的;對(duì)于比較復(fù)雜的產(chǎn)品,可以采用多級(jí)屏蔽的方式, 這樣每級(jí)屏蔽性能要求都不高,技術(shù)上比較容易,綜合屏蔽效果卻十分好,而且成本也不高。屏蔽設(shè)計(jì)的基本原則 屏蔽體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,盡可能減少不必要的孔洞,盡可能不要增加額外的縫隙; 避免開(kāi)細(xì)長(zhǎng)孔,通風(fēng)孔盡量采用圓孔并陣列排放。屏蔽和散熱有矛盾時(shí)盡可能開(kāi)小孔,多開(kāi)孔,避免開(kāi)大孔; 足夠重視電纜的處理措施,電纜的處理往往比屏蔽本身還重要; 屏蔽體的電連續(xù)性是影響結(jié)構(gòu)件屏蔽效能最主要的因素,相對(duì)而言,材料本身屏蔽性能的影響是微不足道的(低頻磁場(chǎng)例外);足夠細(xì)心,電磁兼容設(shè)計(jì)必須注意每一個(gè)小環(huán)節(jié),稍不注意就可能功虧一蕢; 有強(qiáng)烈的成本意識(shí),注意高性能是以高成本為代價(jià)的。電磁密封襯墊的主要參數(shù)電磁密封襯墊的安裝方法 孔洞處理由于指示燈、操作按鈕、觀察孔等需求會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件上開(kāi)各種孔洞,對(duì)于這些孔洞的屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)按照以下步驟考慮: i. 最好將這些指示燈、操作按鈕、觀察孔等設(shè)置在屏蔽體之外; ii. 建議選用屏蔽的元器件,例如帶屏蔽的指示燈、按鈕以及屏蔽玻璃等,這時(shí)需要注意安裝縫隙的屏蔽效果; iii. 采用加屏蔽罩的方法將這些孔洞屏蔽起來(lái);顯示窗/器件的處理操作器件的處理屏蔽電纜穿過(guò)屏蔽機(jī)箱的方法電源線濾波器起什么作用,選型時(shí)考慮哪些參數(shù),電源線濾波器時(shí)要注意什么問(wèn)題? 電源線濾波器的作用是抑制傳導(dǎo)發(fā)射電流沿著電源線傳播。選型時(shí)要考慮插入損耗(共模和差模)、額定電流、電壓、有效的頻率范圍等參數(shù),使用時(shí)要注意安裝方法,必須射頻接地良好,輸入輸出隔離、防止濾波過(guò)的導(dǎo)線部分再次污染。 進(jìn)行結(jié)構(gòu)電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí),有一個(gè)原則是經(jīng)過(guò)濾波的電源線要盡量遠(yuǎn)離各種信號(hào)電纜,這是為什么? 答:如果電源線與信號(hào)電纜靠得很近,信號(hào)電纜上的高頻信號(hào)會(huì)耦合到電源線上(特別是已經(jīng)濾波過(guò)的部分),造成電源線上的傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)。屏蔽+濾波=通過(guò)GJB151A 四、PCB板級(jí)設(shè)計(jì) 電路或線路板電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意關(guān)鍵信號(hào)的處理,關(guān)鍵信號(hào)指那些信號(hào)? 答:從電磁發(fā)射角度考慮,關(guān)鍵信號(hào)線指周期性信號(hào),如本振信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、地址低位信號(hào)等;從敏感度的角度考慮,關(guān)鍵信號(hào)指對(duì)外界電磁干擾很敏感的信號(hào),如低電平模擬信號(hào)。周期信號(hào)是重點(diǎn)關(guān)注上升下降沿與頻譜 PCB板級(jí)設(shè)計(jì)在EMC設(shè)計(jì)中,關(guān)鍵是有源器件的正確選型和PCB設(shè)計(jì)----控制源頭--印制電路板的設(shè)計(jì)最為重要 PCB設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的:使板上各部分電路之間沒(méi)有相互干擾;印制板對(duì)外的傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射盡可能降低,達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求;外部的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾對(duì)板上的電路基本無(wú)影響。設(shè)計(jì)的步驟:選取印制板類型;確定元器件在板上的位置;依次布置地線、電源線、高速信號(hào)線,低速信號(hào)。 PCB設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備信息 1 器件: 數(shù)量(密度)、器件大小、封裝形式; 2 布局:整體布局要求、器件位置、有無(wú)大功率器件、器件散熱有無(wú)特殊要求; 3 速率:數(shù)字芯片數(shù)率如何、如何分區(qū)、哪些是低速、中速、高速區(qū),哪些是接口的輸入/輸出區(qū); 4 信號(hào)線:種類、速率及傳送方向,總線速率、走向及驅(qū)動(dòng)情況,關(guān)鍵的信號(hào)有哪些?需要采取什么保護(hù)措施。 PCB設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備信息 5 電源的種類、地種類,以及對(duì)電源、地的噪聲容限要求,電源、地層平面的設(shè)置問(wèn)題?電源、地平面的分割如何設(shè)計(jì)? 6 時(shí)鐘線:時(shí)鐘線種類、速率、時(shí)鐘線的來(lái)源和去向如何?單板內(nèi)時(shí)鐘延時(shí)要求?其最長(zhǎng)走線要求?驅(qū)動(dòng)能力如何? 下手之前先規(guī)劃、討論。電子設(shè)備內(nèi)部的干擾源 TTL的開(kāi)關(guān)噪聲:開(kāi)關(guān)電流,幾十到幾吉赫的高頻,產(chǎn)生的虛狀噪聲約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(dòng)作。動(dòng)態(tài)RAM:DRAM利用電荷存儲(chǔ)數(shù)位信息,充放電電流的峰值為100mA,頻率可達(dá)100MHz,電源線和接地線產(chǎn)生串?dāng)_和公共阻抗噪聲。電源和接地:電源輸入的過(guò)渡過(guò)程,負(fù)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(shí)會(huì)在周?chē)椛涓哳l電磁波。靜電放電和I/O端的干擾:經(jīng)過(guò)信號(hào)線和連接器,外界的電磁干擾進(jìn)入電子設(shè)備,內(nèi)部干擾源向外輻射。邏輯器件的上升時(shí)間和電壓變化不同邏輯器件 典型的噪聲極限(邊界) 電路設(shè)計(jì)的時(shí)序是數(shù)字電路設(shè)計(jì)中必須注意的問(wèn)題。特別是高速電路,時(shí)序設(shè)計(jì)尤為重要。實(shí)際設(shè)計(jì)中,因時(shí)序設(shè)計(jì)不當(dāng)而引發(fā)的問(wèn)題舉不勝舉。時(shí)序設(shè)計(jì)不對(duì),有時(shí)電路也能工作。但是,在設(shè)計(jì)控制譯碼電路時(shí),切記兩個(gè)原則: 1、寫(xiě)時(shí)序:總線控制的結(jié)束沿要晚于寫(xiě)器件的寫(xiě)控制結(jié)束沿; 2、讀時(shí)序:讀器件的讀控制結(jié)束沿要晚于總線控制的結(jié)束沿. 下面的一些系統(tǒng)要特別注意 抗電磁干擾 (1) 微控制器時(shí)鐘頻率特別高,總線周期特別快的系統(tǒng)。 (2) 系統(tǒng)含有大功率,大電流驅(qū)動(dòng)電路,如產(chǎn)生火花的繼電器,大電流開(kāi)關(guān)等。 (3) 含微弱模擬信號(hào)電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。 層板的選擇在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí),應(yīng)優(yōu)選多層板,將數(shù)字電路和模擬電路安排在不同層內(nèi);電源層應(yīng)靠近接地層,并在接地層下方;騷擾源應(yīng)單獨(dú)安排一層,并遠(yuǎn)離敏感電路層。應(yīng)注意,單面板雖然制造簡(jiǎn)單、裝配方便,但只適用于一般電路要求,不適用于高組裝密度或復(fù)雜電路的場(chǎng)合;而雙面板適用于只要求中等組裝密度的場(chǎng)合。印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則是:20—H原則,H是兩層面的距離,即元、器件平面應(yīng)比接地層平面小20倍H,才能減小輻射;2—W原則,W是導(dǎo)線寬度,即導(dǎo)線間距不小于兩倍導(dǎo)線寬度;導(dǎo)線應(yīng)短、寬、均勻、直,如果轉(zhuǎn)彎,應(yīng)使用圓角;導(dǎo)線寬度不要突變,導(dǎo)線不要突然拐角。 布局的基本準(zhǔn)則在PCB 設(shè)計(jì)中,元器件布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果,合理的元器件布局是PCB 設(shè)計(jì)成功的第一步。關(guān)鍵器件必須按照信號(hào)流向放置;以每個(gè)功能電路的核心元件為中心,圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB 上.盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連線長(zhǎng)度。電源靠近電源模塊輸入口放置,減少內(nèi)部連接線纜長(zhǎng)度。單板上高頻輻射源不要靠近接口,不要靠近通風(fēng)孔,以及電源輸入線纜等,下圖中方框標(biāo)出的為產(chǎn)品晶振,在布局階段考慮放置在單板的中間,不靠近接口等位置。 地和電源策略 確定了器件的大體位置后,就可以定義地平面和電源平面了。實(shí)現(xiàn)這些平面是需要一些策略技巧的! ≡赑CB中不使用地平面是很危險(xiǎn)的,尤其是在模擬和數(shù)字混合信號(hào)設(shè)計(jì)中。其一,因?yàn)槟M信號(hào)是以地為基準(zhǔn)的,地噪聲問(wèn)題比電源噪聲問(wèn)題更難應(yīng)對(duì)。例如,有些A/D轉(zhuǎn)換器(MCP3201)的反相輸入引腳是接地的;二,地平面還對(duì)噪聲有屏蔽作用。采用地平面可以很容易解決這些問(wèn)題,但是,如果沒(méi)有地平面,要克服這些問(wèn)題幾乎是不可能的! 減小來(lái)自電源的噪聲電源在向系統(tǒng)提供能源的同時(shí),也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復(fù)位線,中斷線,以及其它一些控制線最容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強(qiáng)干擾通過(guò)電源進(jìn)入電路,即使電池供電的系統(tǒng),電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號(hào)更經(jīng)受不住來(lái)自電源的干擾。處理好接地線印刷電路板上,電源線和地線最重要?朔姶鸥蓴_,最主要的手段就是接地。對(duì)于雙面板,地線布置特別講究,通過(guò)采用單點(diǎn)接地法,電源和地是從電源的兩端接到印刷線路板上來(lái)的,電源一個(gè)接點(diǎn),地一個(gè)接點(diǎn)。印刷線路板上,要有多個(gè)返回地線,這些都會(huì)聚到回電源的那個(gè)接點(diǎn)上,就是所謂單點(diǎn)接地。所謂模擬地、數(shù)字地、大功率器件地開(kāi)分,是指布線分開(kāi),而最后都匯集到這個(gè)接地點(diǎn)上來(lái)。與印刷線路板以外的信號(hào)相連時(shí),通常采用屏蔽電纜。對(duì)于高頻和數(shù)字信號(hào),屏蔽電纜兩端都接地。低頻模擬信號(hào)用的屏蔽電纜,一端接地為好。對(duì)噪聲和干擾非常敏感的電路或高頻噪聲特別嚴(yán)重的電路應(yīng)該用金屬罩屏蔽起來(lái)。 PCB布線設(shè)計(jì)準(zhǔn)則只要遵循如下幾個(gè)準(zhǔn)則,良好的布線技巧并不難掌握: 1. 檢查器件相對(duì)于接插件的位置,確保高速器件和數(shù)字器件最靠近接插件。 2. 電路中至少要有一個(gè)地平面。 3. 使電源線比板上的其它走線寬。 4. 檢查電流回路,尋找地線中的可能噪聲源。這可通過(guò)確定地平面上所有點(diǎn)的電流密度和可能存在的噪聲量來(lái)實(shí)現(xiàn)。 5. 正確旁路所有器件,將電容盡量靠近器件的電源引腳放置。使所有走線都盡量短。 6. 查看所有的高阻抗走線,逐條走線查找可能的電容耦合問(wèn)題。 7. 確保對(duì)混合信號(hào)電路中的信號(hào)正確濾波。 印制板布線設(shè)計(jì)的一般原則時(shí)鐘設(shè)計(jì)時(shí)鐘板一定需要多層板(也可局部) 時(shí)鐘電路嚴(yán)禁采用自動(dòng)布線器,必須手動(dòng)進(jìn)行布線; 時(shí)鐘電路應(yīng)位于底板或接地板的中心,不放在輸入或輸出端附近。如果時(shí)鐘信號(hào)需要由主板引出并送到子板去,時(shí)鐘線應(yīng)布置在遠(yuǎn)離其它引線處并直接接到連接器上去。 減小時(shí)鐘電路輻射的方法在連接器處要進(jìn)行終端匹配,否則時(shí)鐘線條會(huì)由于處在開(kāi)路狀態(tài)而構(gòu)成為單極天線。振蕩器或晶體要直接連接到PCB上去不要采用插座。插座會(huì)增大引線長(zhǎng)度,而且還會(huì)既向內(nèi)部又向外部輻射能量,會(huì)增大電磁干擾水平。在臨近的布線層不要把其它印制線靠近、直接布在時(shí)鐘線下、或經(jīng)過(guò)時(shí)鐘振蕩器區(qū)(通常定為禁止布線區(qū))。必要時(shí)加法拉弟籠進(jìn)行屏蔽。 5MHz以上的時(shí)鐘振蕩器要用成品振蕩器,而不能采用分立的元件和晶體搭成振蕩電路。采用保護(hù)線和分流線 時(shí)鐘電路的電磁兼容設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路在數(shù)字電路中占有重要地位,對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路功能起決定作用。同時(shí),時(shí)鐘電路也是產(chǎn)生電磁輻射的主要來(lái)源。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)質(zhì)量是保證達(dá)到整機(jī)輻射指標(biāo)的關(guān)鍵。時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題有:阻抗控制、傳輸延遲、印制線條上接入容性負(fù)載的影響、時(shí)鐘區(qū)與其他功能區(qū)的隔離、同層板中時(shí)鐘線條屏蔽等問(wèn)題。 電路中的強(qiáng)輻射信號(hào) 五種常用的終端匹配方法并聯(lián)電阻 該電阻必須等于線條的波阻抗的阻值 R = Z0 電阻的另一端通常接到地上其值一般在50~150Ω 問(wèn)題是消耗能量很少用于TTL和COMS設(shè)計(jì)并聯(lián)端接匹配對(duì)具有快速時(shí)鐘/脈沖的總線非常合適。代維寧網(wǎng)絡(luò) 在TTL邏輯電路中使用最好其電阻取值為但是如果使用在即有CMOS又有TTL元件的電路時(shí)要特別注意,因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電壓應(yīng)當(dāng)是相對(duì)器件輸入電壓的,不恰當(dāng)?shù)淖柚的苡绊懺⻊?dòng)作閾值。缺點(diǎn):功耗也比較高會(huì)引起不可靠的操作 RC網(wǎng)絡(luò) RC網(wǎng)絡(luò)可提供好的信號(hào)質(zhì)量,但其代價(jià)是增加元件;在TTL和CMOS兩種系統(tǒng)中都是很好的終端方法電阻能匹配線條阻抗,電容能保持元件的直流電壓水平 信號(hào)線會(huì)受到很小的延遲;要注意使電阻和電容構(gòu)成的RC網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)要比傳播到負(fù)載的延遲時(shí)間的2倍要大些; RC網(wǎng)絡(luò)在總線設(shè)計(jì)中有很好的應(yīng)用二極管網(wǎng)絡(luò)用于差分或?qū)ΨQ網(wǎng)絡(luò)的情況中二極管用于限制線上的過(guò)沖并保證電路的低功耗,但是,二極管網(wǎng)絡(luò)的主要缺點(diǎn)是對(duì)高速信號(hào)的頻率相應(yīng)不好,二極管處會(huì)發(fā)生抖動(dòng); 光隔離裝置缺點(diǎn):與變壓器相比,光隔離器用于數(shù)字傳輸通常很劃算,但是用于模擬傳輸時(shí)費(fèi)用高得多光隔離器的應(yīng)用需要認(rèn)真考慮,如右上圖錯(cuò)誤示例和下圖正確示例所示 鐵氧體磁環(huán)是抑制電纜共模輻射的有效器件,在使用時(shí)要注意什么問(wèn)題? 答:首先要選擇抑制電磁干擾用的鐵氧體材料,其次,磁環(huán)的內(nèi)徑要盡量小,緊緊包住電纜,鐵氧體磁環(huán)的外徑和長(zhǎng)度盡量大(在滿足空間要求的條件下)。將電纜在磁環(huán)上繞多匝,可以提高低頻的效果,但高頻的效果會(huì)變差。鐵氧體磁環(huán)的安裝位置要靠近電纜的兩端。五、接地設(shè)計(jì)導(dǎo)致地線干擾問(wèn)題的根本原因是什么? 答:地線的阻抗是導(dǎo)致地線問(wèn)題的根本原因,由于地線阻抗的存在,當(dāng)?shù)鼐上流過(guò)電流時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電壓,形成電位差,而我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí),是假設(shè)地線上各點(diǎn)電位是相同的,地線電位整個(gè)系統(tǒng)工作的參考電位,實(shí)際地線電位與假設(shè)條件不同導(dǎo)致了各種各樣的地線問(wèn)題。 為什么數(shù)字電路地線和電源線上經(jīng)常會(huì)有很大的噪聲電壓?怎樣減小這些噪聲電壓? 答:數(shù)字電路工作時(shí)會(huì)瞬間吸取很大的電流,這些瞬變電流流過(guò)電源線和地線時(shí),由于電源線和地線電感的存在,會(huì)產(chǎn)生較大的反沖電壓,這就是觀察到的噪聲電壓。減小這些噪聲電壓的方法一是減小電源線和地線的電感,如使用網(wǎng)格地、地線面、電源線面等,另一個(gè)方法是在電源線上使用適當(dāng)?shù)慕怦铍娙荩▋?chǔ)能電容)。接地設(shè)計(jì)需要設(shè)置多少種地(重視和不了解都關(guān)心)?各種地在那里分開(kāi)或合一?各種地通過(guò)什么器件連接?通常有四種接地:信號(hào)地或信號(hào)參考地、電源地、屏蔽地和結(jié)構(gòu)地。實(shí)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。 如何安排電纜線的接地接地線越短越好如果有瞬時(shí)大電流存在,最好選擇單點(diǎn)接地,接地線應(yīng)選擇較粗線可將大電流安全疏導(dǎo)到地;高頻應(yīng)選擇多點(diǎn)接地,接地點(diǎn)選擇在靠近射頻元件處,注意接地點(diǎn)的間距與噪聲頻率波長(zhǎng)有關(guān)。 正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中,信號(hào)的工作頻率小于1MHz,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大,因而應(yīng)采用一點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí),地線阻抗變得很大,此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用就近多點(diǎn)接地。當(dāng)工作頻率在1-10MHz時(shí),如果采用一點(diǎn)接地,其地線長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)波長(zhǎng)的1/20,否則應(yīng)采用多點(diǎn)接地法。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地,地線應(yīng)短而粗,高頻元件周?chē)M量布置柵格狀大面積接地銅箔。 接地方式比較 接地方式:浮地、單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地浮地:使信號(hào)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(hào)進(jìn)入信號(hào)電路,但容易產(chǎn)生靜電荷堆積。單點(diǎn)接地:只有單點(diǎn)與地相接,可以消除信號(hào)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)。多點(diǎn)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。采用橋接法的地平面分割示意數(shù)字地和模擬地分割如果一定要采用分割的地,則要建立“地連接橋”。一般建議——使用統(tǒng)一“地” 將PCB分區(qū)為模擬部分和數(shù)字部分。保證數(shù)字信號(hào)返回電流不會(huì)流入到模擬信號(hào)的地。 模擬信號(hào)在電路板所有層的模擬區(qū)內(nèi)布線;數(shù)字信號(hào)在數(shù)字電路區(qū)內(nèi)布線。不合適的地平面分割示意原 因: 采用上述分割方法,信號(hào)線跨越了兩個(gè)地之間的間隙,信號(hào)電流的返回路徑是什么呢?假定被分割的兩個(gè)地在某處連接在一起(通常情況下是在某個(gè)位置單點(diǎn)連接),在這種情況下,地電流將會(huì)形成一個(gè)大的環(huán)路。流經(jīng)大環(huán)路的高頻電流會(huì)產(chǎn)生輻射和很高的地電感,如果流過(guò)大環(huán)路的是低電平模擬電流,該電流很容易受到外部信號(hào)干擾。最糟糕的是當(dāng)把分割地在電源處連接在一起時(shí),將形成一個(gè)非常大的電流環(huán)路。另外,模擬地和數(shù)字地通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)線連接在一起會(huì)構(gòu)成偶極天線。接地策略 (1) 將數(shù)字電路與模擬電路分開(kāi)電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開(kāi),而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。 (2) 盡量加粗接地線若接地線很細(xì),接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線盡量加粗,使它能通過(guò)三倍于印制線路板的允許電流。如有可能,接地線的寬度應(yīng)大于3mm。接地策略 (3) 將接地線構(gòu)成閉環(huán)路設(shè)計(jì)只由數(shù)字電路組成的印制線路板的地線系統(tǒng)時(shí),將接地線做成閉環(huán)路可以明顯的提高抗噪聲能力。其原因在于:印制線路板上有很多集成電路元件,尤其遇有耗電多的元件時(shí),因受接地線粗細(xì)的限制,會(huì)在地結(jié)上產(chǎn)生較大的電位差,引起抗噪聲能力下降,若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路,則會(huì)縮小電位差值,提高電子設(shè)備的抗噪聲能力。 (4) 全地平面 當(dāng)采用多層線路板設(shè)計(jì)時(shí),可將其中一層作為“全地平面”,這樣可減少接地阻抗,同時(shí)又起到屏蔽作用。我們常常在印制板周邊布一圈寬的地線,也是起著同樣的作用。 數(shù)字系統(tǒng)輻射發(fā)射數(shù)字地、模擬地劃分充足的地線電纜 引出電路板的電纜也應(yīng)當(dāng)考慮電流環(huán)路問(wèn)題。每個(gè)信號(hào)都應(yīng)是兩線對(duì),一條傳送信號(hào),另一條供給返回信號(hào)。這兩條線應(yīng)當(dāng)彼此靠近以減小環(huán)路。圖a 和b 示意了較差的配置,而圖c 示意了正確的配置。 電磁干擾實(shí)例 -- FTU 繼電器干擾 現(xiàn)象:在控制繼電器動(dòng)作后,CPU 不停的復(fù)位,繼電器不停的開(kāi)/合動(dòng)作。原因:繼電器動(dòng)作時(shí)繼電器線圈相當(dāng)于自耦變壓器,產(chǎn)生很高(數(shù)千伏)的快速脈沖,并通過(guò)控制線返回系統(tǒng),干擾了系統(tǒng)的正常運(yùn)行,導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位。如此反復(fù)。解決辦法:繼電器線圈兩端并接反向二極管。感性負(fù)載在感性負(fù)載中要加入抑制電路以限制在關(guān)閉電源時(shí)電壓的升高。可以采用下面的建議來(lái)設(shè)計(jì)合適的抑制電路。設(shè)計(jì)的有效性取決于實(shí)際的應(yīng)用,所以你必須調(diào)整其參數(shù)以適應(yīng)你的應(yīng)用。要保證所有的器件參數(shù)與實(shí)際應(yīng)用相符合。軍用裝備和民用設(shè)備接地要求的差別 印制線路板是電子產(chǎn)品最基本的部件,也是絕大部分電子元器件的載體。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的印制線路板設(shè)計(jì)完成后,可以說(shuō)其核心電路的干擾和抗擾特性就基本已經(jīng)確定下來(lái)了,要想再提高其電磁兼容特性,就只能通過(guò)接口電路的濾波和外殼的屏蔽來(lái)“圍追堵截”了,這樣不但大大增加了產(chǎn)品的后續(xù)成本,也增加了產(chǎn)品的復(fù)雜程度,同時(shí)降低了產(chǎn)品的可靠性?梢哉f(shuō)一個(gè)好的印制線路板可以解決大部分的電磁干擾問(wèn)題,只要同時(shí)在接口電路排板時(shí)增加適當(dāng)瞬態(tài)抑制器件和濾波電路就可以同時(shí)解決大部分抗擾度問(wèn)題。 PCB板的電磁兼容設(shè)計(jì)是一個(gè)技巧性很強(qiáng)的工作,也需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。一個(gè)電磁兼容設(shè)計(jì)良好的PCB板是一個(gè)完美的“工藝品”,是無(wú)法抄襲和照搬的。一定要注意一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)PCB板就不必考慮產(chǎn)品的電磁兼容性能,而只通過(guò)外圍電路和外殼進(jìn)行補(bǔ)救了。 在PCB設(shè)計(jì)中能遵守一些基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)規(guī)則,也可以解決大部分的電磁兼容問(wèn)題,再通過(guò)少量的外圍瞬態(tài)抑制器件和濾波電路及適當(dāng)?shù)耐鈿て帘魏驼_的接地,就可以完成一個(gè)滿足電磁兼容要求的產(chǎn)品。 PCB板級(jí)預(yù)測(cè)試 通過(guò)頻譜圖可以發(fā)現(xiàn)干擾源的主頻。通過(guò)空間圖可以定位干擾源的具體位置,便于在干擾源附近采取手段。 六、電磁兼容與可靠性電磁兼容與可靠性 電磁兼容可靠性控制的第一個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)該是設(shè)計(jì)控制,電磁兼容的性能就主要在開(kāi)發(fā)階段來(lái)控制,尤其是部件的元件布局和排版階段,這是設(shè)計(jì)過(guò)程中電磁兼容控制的關(guān)鍵階段。 線路板上的導(dǎo)線是最有效的接收和輻射天線,由于導(dǎo)線的存在,往往會(huì)使線路板上產(chǎn)生過(guò)強(qiáng)的電磁輻射。同時(shí),這些導(dǎo)線又能接受外部的電磁干擾,使電路對(duì)干擾很敏感。因此在考慮各部分電路的總體布局時(shí),應(yīng)該使各種功能集成塊與其輸入輸出負(fù)載的路徑最短,特別是傳輸脈沖數(shù)據(jù)信號(hào)的導(dǎo)線。脈沖信號(hào)的高頻成分很豐富,這些高頻成分可以借助導(dǎo)線輻射。電子產(chǎn)品可靠性工程方法通過(guò)正確合理的設(shè)計(jì)方法 保證應(yīng)用可靠性 常用的可靠性設(shè)計(jì)方法有如下14種,在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中,這些方面都要考慮到,包括做對(duì)應(yīng)的仿真分析,才能夠保證設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的可靠性。 可靠性預(yù)計(jì) FMEA 可靠性指標(biāo)論證、分配與冗余設(shè)計(jì) 電應(yīng)力防護(hù)設(shè)計(jì) ESD防護(hù)設(shè)計(jì) 容差分析 降額設(shè)計(jì) 升額設(shè)計(jì) 熱分析和設(shè)計(jì) 信號(hào)完整性分析 EMC設(shè)計(jì) 安全設(shè)計(jì) 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì) 壽命與可維護(hù)性設(shè)計(jì) 質(zhì)量控制的基礎(chǔ)----文件的作用電磁兼容的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是非常重要的,文件資料可以提供一些可追蹤的研制過(guò)程的記錄,幫助設(shè)計(jì)師提高設(shè)計(jì)能力。例如: a 圖紙文件:文件檔案保證了準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)說(shuō)明,有利于各設(shè)計(jì)師和生產(chǎn)人員的溝通; b 工藝文件:用于描述產(chǎn)品技術(shù)性能、功能和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)文件和指導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)制造的工藝文件就顯得越來(lái)越重要了 。 c 檢驗(yàn)和測(cè)試報(bào)告:研制階段的最后交付文件。報(bào)告一般詳細(xì)說(shuō)明了測(cè)試的軟件和硬件版本配置、全部的測(cè)試環(huán)境和數(shù)據(jù)等。生產(chǎn)中的過(guò)程控制生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)EMC 的控制也是要注意的一環(huán)。主要體現(xiàn)在整機(jī)裝配的環(huán)節(jié)上。一般來(lái)說(shuō)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師如認(rèn)為在某個(gè)環(huán)節(jié)的裝配對(duì)EMC特別重要應(yīng)在作業(yè)指導(dǎo)書(shū)給予明確規(guī)定。例如在機(jī)器內(nèi)部連接電纜的走線方式、電纜所處的位置對(duì)產(chǎn)品的EMC是有較大影響的,因此每根電纜的在機(jī)器內(nèi)部的位置必須非常明確,一定要避免出現(xiàn)內(nèi)部連接線的無(wú)序的放置。另外對(duì)起屏蔽作用殼體間連接的螺絲的擰緊程度應(yīng)做規(guī)定,還有個(gè)別元器件引線長(zhǎng)短對(duì)EMC有較大影響的,應(yīng)在生產(chǎn)時(shí)作出明確規(guī)定。關(guān)鍵器件的控制關(guān)鍵件的確定要根據(jù)開(kāi)發(fā)和整改過(guò)程的實(shí)際情況,并非千篇一律,比如整改中增加的一條接地線,則接地線的長(zhǎng)度、粗細(xì)、接地點(diǎn)的位置、接地線的連接方式都是關(guān)鍵的。 最后是電磁兼容性能的一致性保證,生產(chǎn)過(guò)程中元器件更改和替代是常有的事,如果要求生產(chǎn)的產(chǎn)品和定型的樣機(jī)一模一樣,相信研制都做不到,但是可以通過(guò)完善的控制程序,使更改后的電磁兼容性能不降低,保證其性能與定型的樣機(jī)一致,控制的主要環(huán)節(jié)是單位必須指定一個(gè)電磁兼容質(zhì)量負(fù)責(zé)人,他應(yīng)該對(duì)更換,替代的元件進(jìn)行審核和確認(rèn),如果他無(wú)法確認(rèn)的就應(yīng)該用更改后的樣機(jī)與定型樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試比較。 采購(gòu)與工藝的控制采購(gòu)控制:元件的采購(gòu)一般都有一個(gè)質(zhì)量確認(rèn)的過(guò)程叫QTR,整機(jī)廠家應(yīng)主動(dòng)向元件供應(yīng)廠家提出電磁兼容的性能要求,有條件的要求元件供應(yīng)廠家提供第三方的檢驗(yàn)證明,比如電源濾波器,整機(jī)廠家在確認(rèn)新的元件供應(yīng)商時(shí),就可以要求按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)和送樣檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)報(bào)告。 工藝控制:腳踏實(shí)地做好過(guò)程控制,如果一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)通過(guò)了電磁兼容型試驗(yàn)的話,生產(chǎn)的過(guò)程只要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件操作就可以了,關(guān)鍵工序的控制和其它的質(zhì)量管理控制沒(méi)有什么兩樣,設(shè)計(jì)文件中一般包括一份設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū),對(duì)屏蔽,關(guān)鍵件安裝,扎線等工藝作了明確的圖示,如果沒(méi)有,應(yīng)向設(shè)計(jì)部門(mén)索取。日常生產(chǎn)的抽樣檢驗(yàn)和試驗(yàn)應(yīng)該堅(jiān)持,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題反饋給設(shè)計(jì)部門(mén)消除隱患。
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