濾波電容、儲能電容(解耦電容)的設(shè)計
當外來電源或系統(tǒng)電源送入印制板時,該輸入端應有高低頻電容進行濾波,保證輸入電流的干擾電位低于標準水平以下,而每一個IC芯片附近都應設(shè)計儲能電容。該電容在IC芯片工作過程中能提供電能,避免IC芯片電源、地線上出現(xiàn)突跳干擾,減小了感應發(fā)出的燥聲電壓,大規(guī)模集成電路有多個電源和地線引腳,設(shè)計時也應多加幾個儲能電容。
關(guān)于儲能電容器的容量,經(jīng)實驗,一般14和16腳的芯片選用0101uf,大規(guī)模集成的芯片可為011uf。在時鐘振蕩電路的電源上串接一只小電感(磁珠)也同樣能起到抑制電源跳變的作用。
磁環(huán)、磁珠為鐵氧體等效扼流圈,串聯(lián)在線路中有抑制干擾的能力(能量變換)使用時要根據(jù)抑制干擾的頻率來選擇不同磁導率的鐵氧體材料,鐵氧體磁導率越高,低頻的阻抗越大,而高頻的阻抗越小,鐵氧體磁導率越低,高頻的阻抗越大,而低頻的阻抗越小。
具體使用時,磁環(huán)磁珠應裝在干擾源發(fā)生端,磁珠最常見使用在晶體、振蕩器的輸出端,同時在晶振輸出端設(shè)計一只接地的高頻旁路電容,具體值可在2~47PF挑選,用來調(diào)節(jié)輻射諧波分量。有時在I/O口為了抗干擾,也有用磁珠的例子,磁環(huán)一般使用在電纜線上抑制輻射干擾。
印制板共模輻射抑制
印制板輻射主要產(chǎn)生于兩個源,一個是由各芯片組成的回路輻射,即前面已提過的差模輻射。另一個就是印制板抄板的各種電纜線,工作時產(chǎn)生的共模輻射。
共模輻射;當傳輸信號的導體的電位與鄰近導體的電位不同時,(特別是電纜與地線及其他導體之間)在兩者之間就會產(chǎn)生電流(有形地),即使兩者之間沒有任何導體連接,高
頻電流也會通過寄生電容流動(無形地),這種電流稱為共模電流,由這種共模電流產(chǎn)生的輻射稱之為共模輻射。
在電氣產(chǎn)品中,一般都存在電纜,如:電源電纜、轉(zhuǎn)接、I/O及其它聯(lián)線等。由于共模電壓都是設(shè)計意圖之外的,因此共模輻射比差模輻射更難預測和抑制。由于共模輻射的提出,傳統(tǒng)的地線概念要擴展。
廣義的地線定義是;信號電流流回信號源的低阻抗途經(jīng)(包括有形和無形的地線)。有些電子干擾、輻射是不可預先知道的,無形地線上發(fā)出的干擾、輻射往往很關(guān)鍵,但很多設(shè)計人員不了解此類問題。
共模輻射的計算公式:
E2=K2·I·L·f/R
E2---共模輻射場強
I---共模電流
L---電纜長度
f---工作頻率
R---觀測點到電纜的距離
K2---常數(shù)
通過共模輻射的方式可看出,哪些參數(shù)可以減小電纜上的共模輻射。
電纜長度的控制:
在滿足使用要求的前提下盡量縮短電纜的長度,在輻射概念上看電纜都是一個個單極天線。
減小共模電流:
增加共模電流電路的阻抗,可以減少共模電流,使用共模扼流圈就是達到這個目的的方法。
減少共模電壓,當共模回路阻抗一定時,減少共模抄板電壓就可以減少共模電流,一般可通過在線路板的I/O接口部份設(shè)置干凈地,對機箱內(nèi)的I/O電纜屏蔽,使機箱內(nèi)的I/O電
纜長度盡量短等方法,可以減小共模電壓。
濾波可以通過使用共模低通濾波器來濾掉不必要的高頻共模電流。屏蔽電纜使用注意事項:屏蔽電纜是抑制共模輻射十分有效的方法,但要注意電纜屏蔽層的端接方法和端接位置,端接的不好可能會增加電纜的輻射。