电磁兼容的PCB设计
磁通和磁通对消
磁通的产生
原由:电流流过阻抗就产生了固定数值或变化的磁通
阻抗存在于:
- 印制线条
- 元件引线
- 跳线或类似结构中
麦克斯韦方程中所描述的,在PCB中有磁通产生,就会呈现出各种传输途径传送RF能量。
通量对消与通量最小化
通量对消和通量最小化是专业术语,为的是在PCB中消除RF能量,日常使用通量对消对他们进行代替描述。回归到基本,磁通总是在传输线中传播的,那可以在脑海中想象一个模型,有点抽象,RF的产生是由于通电的闭合环路,那将RRF回流路径平行靠近其相反的流出线条,那么回流路径上的磁通于源路径上的磁通,方向是相反的,这样的话就是两个相反的磁场进行叠加,那么久可以起到对消的效果。(如果两个磁场的大小相等的情况下,可以完全消除,但实际上是不可能的。)
实际上EMI也只能是尽可能的减少,因为只要通电,就会产生磁场,没有人能保证各处的电流都是理想状态,得到的磁场是大小相等,方向相反的理想状态,不管我们的PCB设计和线条的布放设计得多么好,也一样。
通量对消技术
关于通量对消的相关技术点,列举如下:
- 在多层PCB中的情形,可以采用恰当的叠层安排和阻抗控制以便产生一个RF回流像电流或回流的地回路。
- 将时钟线条布放在靠近RF回流路径、接地平板(只有多层板有效)、地网络或接地保护线路。
- 将元件塑料封装内产生的磁通引导到0V参考系统,这样可以减少元件辐射。
- 通过降低时钟或频率振荡电路产生的RF驱动电压来减弱线条中的RF电流。
线路拓扑结构
- 微带线
特点:微带线对PCB上产生的RF能量抑制能力最小。
用处:快速时钟和逻辑信号的传播采用微带线结构。
要求:快速信号要求小电容耦合和低的源到负载的传输延时时间。d
当两个实体金属平面间的耦合电容较小时,信号就传播得快些。当使用微带线时,线条位于PCB外层,由于没有顶层和底层电路层的防护作用(法拉第屏蔽),将会向环境辐射RF能量。
- 带状线
特点:加强了抗RF辐射发射噪声的特性,但相应的代价是减缓了传播速度。