PCB的輻射
發(fā)布時(shí)間:2008/10/17 0:00:00 訪問次數(shù):800
除了保證一個(gè)可靠的工作電路,pcb的電磁兼容設(shè)計(jì)的主要目的就是減小線路板的電磁輻射,保證設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于一個(gè)電路的電磁輻射效率高,其接收效率也高。因此,在設(shè)計(jì)中抑制線路板的電磁輻射,也相應(yīng)地提高了線路板的抗干擾能力。
線路板的輻射主要產(chǎn)生于pcb走線和“i/o”電纜。前面介紹了共模和差模電流,從這兩種電流的模式出發(fā),可把輻射分為差模輻射和共模輻射兩種。
· 差模輻射:電路工作電流在信號(hào)環(huán)路中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。而流動(dòng)的電流是差模,因此產(chǎn)生的輻射稱為差模輻射;
· 共模輻射:當(dāng)傳輸信號(hào)的導(dǎo)體的電位與鄰近導(dǎo)體的電位不同時(shí),相互之間就會(huì)產(chǎn)生電流。即使沒有任何導(dǎo)體連接,高頻電流也會(huì)通過寄生電容流動(dòng)。這種電流稱為共模電流,其產(chǎn)生的輻射稱為共模輻射。
電纜的輻射主要以共模輻射為主。用電流環(huán)路模型來分析差模輻射,可分別得出近場區(qū)域和遠(yuǎn)場區(qū)域的輻射電磁場。
式中,i為環(huán)路電流;a為環(huán)路面積;d為觀測(cè)點(diǎn)到環(huán)路的距離;zo為自由空間的阻抗;λ為電流頻率所對(duì)應(yīng)的波長。
同理分析共模輻射,分別得出近場區(qū)域和遠(yuǎn)場區(qū)域的輻射電磁場。
式中,i為環(huán)路電流;l為導(dǎo)線長度;d為觀測(cè)點(diǎn)到環(huán)路的距離;zo為自由空間的阻抗;λ為電流頻率所對(duì)應(yīng)的波長。
公式中的電流為共模電流。與前面差模電流不同的是,共模電流的實(shí)際值很難預(yù)先估算出來。
以上介紹的輻射并不完全符合實(shí)際應(yīng)用電路的情況,因?yàn)楣降耐茖?dǎo)都假設(shè)在單根導(dǎo)線模型中,電路阻抗在近場為無限大,并且在電流環(huán)路模型中,電路是短路的。在實(shí)際電路中,電路不是理想的環(huán)路,也不是完全開路的導(dǎo)線。因此,利用理想模型進(jìn)行輻射估計(jì),會(huì)在近場出現(xiàn)較大的誤差。為了修正實(shí)際與理想模型所帶來的誤差,下面分別給出近場和遠(yuǎn)場的修正導(dǎo)線計(jì)算模型:
式中,v為源的電壓;a為環(huán)路面積;f為電流的頻率;d為觀測(cè)點(diǎn)到電路的距離。
同時(shí),遠(yuǎn)場的輻射與電路的阻抗無關(guān)。各種數(shù)量關(guān)系如圖所示。
圖 實(shí)際輻射電路簡化圖
另外,在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中,通常使用電場強(qiáng)度來表征輻射的強(qiáng)度。實(shí)際中只要對(duì)電場強(qiáng)度作出規(guī)范的限制,即可使電路達(dá)到電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)。這里,最常用的公式是差模輻射預(yù)測(cè)公式,用于預(yù)測(cè)電路的差模輻射是否會(huì)導(dǎo)致輻射超過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。
e=2.6iaf2/d(μv/m) (2-16)
由上面的公式可知,直接得出減小差模輻射就是控制差模電流i、頻率f或環(huán)路面積a。使用低功耗的芯片,利用緩沖器都可以減小差模電流i;使用低速芯片,降低電路的頻率可以減小f.但這兩種方法在實(shí)踐中都有一定的局限性。剩下的而且是最現(xiàn)實(shí)的手段就是控制信號(hào)的環(huán)路面積。這要求設(shè)計(jì)者在選用芯片時(shí)盡量選用大規(guī)模集成電路,采用表面安裝工藝制造的芯片,不使用安裝座等;另一方面,在線路板布線時(shí),盡量控制信號(hào)回路的面積。
最常用共模輻射預(yù)測(cè)公式為
e=1.26ilf/d (2-17)
同理可知,只要控制以上公式的3個(gè)參量,即可達(dá)到減小共模輻射的標(biāo)準(zhǔn)?梢圆捎霉材6罅魅,在共模電壓一定的情況下,增加共模電流流動(dòng)路徑的阻抗;或在滿足使用要求的前提下,盡量縮短電纜。
歡迎轉(zhuǎn)載,信息來自維庫電子市場網(wǎng)(www.dzsc.com)
除了保證一個(gè)可靠的工作電路,pcb的電磁兼容設(shè)計(jì)的主要目的就是減小線路板的電磁輻射,保證設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于一個(gè)電路的電磁輻射效率高,其接收效率也高。因此,在設(shè)計(jì)中抑制線路板的電磁輻射,也相應(yīng)地提高了線路板的抗干擾能力。
線路板的輻射主要產(chǎn)生于pcb走線和“i/o”電纜。前面介紹了共模和差模電流,從這兩種電流的模式出發(fā),可把輻射分為差模輻射和共模輻射兩種。
· 差模輻射:電路工作電流在信號(hào)環(huán)路中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。而流動(dòng)的電流是差模,因此產(chǎn)生的輻射稱為差模輻射;
· 共模輻射:當(dāng)傳輸信號(hào)的導(dǎo)體的電位與鄰近導(dǎo)體的電位不同時(shí),相互之間就會(huì)產(chǎn)生電流。即使沒有任何導(dǎo)體連接,高頻電流也會(huì)通過寄生電容流動(dòng)。這種電流稱為共模電流,其產(chǎn)生的輻射稱為共模輻射。
電纜的輻射主要以共模輻射為主。用電流環(huán)路模型來分析差模輻射,可分別得出近場區(qū)域和遠(yuǎn)場區(qū)域的輻射電磁場。
式中,i為環(huán)路電流;a為環(huán)路面積;d為觀測(cè)點(diǎn)到環(huán)路的距離;zo為自由空間的阻抗;λ為電流頻率所對(duì)應(yīng)的波長。
同理分析共模輻射,分別得出近場區(qū)域和遠(yuǎn)場區(qū)域的輻射電磁場。
式中,i為環(huán)路電流;l為導(dǎo)線長度;d為觀測(cè)點(diǎn)到環(huán)路的距離;zo為自由空間的阻抗;λ為電流頻率所對(duì)應(yīng)的波長。
公式中的電流為共模電流。與前面差模電流不同的是,共模電流的實(shí)際值很難預(yù)先估算出來。
以上介紹的輻射并不完全符合實(shí)際應(yīng)用電路的情況,因?yàn)楣降耐茖?dǎo)都假設(shè)在單根導(dǎo)線模型中,電路阻抗在近場為無限大,并且在電流環(huán)路模型中,電路是短路的。在實(shí)際電路中,電路不是理想的環(huán)路,也不是完全開路的導(dǎo)線。因此,利用理想模型進(jìn)行輻射估計(jì),會(huì)在近場出現(xiàn)較大的誤差。為了修正實(shí)際與理想模型所帶來的誤差,下面分別給出近場和遠(yuǎn)場的修正導(dǎo)線計(jì)算模型:
式中,v為源的電壓;a為環(huán)路面積;f為電流的頻率;d為觀測(cè)點(diǎn)到電路的距離。
同時(shí),遠(yuǎn)場的輻射與電路的阻抗無關(guān)。各種數(shù)量關(guān)系如圖所示。
圖 實(shí)際輻射電路簡化圖
另外,在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中,通常使用電場強(qiáng)度來表征輻射的強(qiáng)度。實(shí)際中只要對(duì)電場強(qiáng)度作出規(guī)范的限制,即可使電路達(dá)到電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)。這里,最常用的公式是差模輻射預(yù)測(cè)公式,用于預(yù)測(cè)電路的差模輻射是否會(huì)導(dǎo)致輻射超過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。
e=2.6iaf2/d(μv/m) (2-16)
由上面的公式可知,直接得出減小差模輻射就是控制差模電流i、頻率f或環(huán)路面積a。使用低功耗的芯片,利用緩沖器都可以減小差模電流i;使用低速芯片,降低電路的頻率可以減小f.但這兩種方法在實(shí)踐中都有一定的局限性。剩下的而且是最現(xiàn)實(shí)的手段就是控制信號(hào)的環(huán)路面積。這要求設(shè)計(jì)者在選用芯片時(shí)盡量選用大規(guī)模集成電路,采用表面安裝工藝制造的芯片,不使用安裝座等;另一方面,在線路板布線時(shí),盡量控制信號(hào)回路的面積。
最常用共模輻射預(yù)測(cè)公式為
e=1.26ilf/d (2-17)
同理可知,只要控制以上公式的3個(gè)參量,即可達(dá)到減小共模輻射的標(biāo)準(zhǔn)。可以采用共模扼流圈,在共模電壓一定的情況下,增加共模電流流動(dòng)路徑的阻抗;或在滿足使用要求的前提下,盡量縮短電纜。
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