电磁兼容与电路板的可靠性设计

本文由jimmy3973贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 第 卷第 期 年 月 电 子 工 艺 技 术 电磁 兼 容 与 电路 板 的可 靠性 设 计 刘建斌 ， 军 ， 孙 田智会 （ 国航 天 时代 电子 公 司 中 厂 ， 西 宝鸡 陕 ） 摘 要 ： 在印刷 电路板的电路设计阶段就进行 电磁 兼容性设计是非 常重要 的。分析 了印刷 电 路 板 中电磁 干扰 产 生的机 理 ， 出 了如何 抑 制共 模 干扰 和 差模 干 扰 以及 串扰 等提 高 印 制板 电磁 兼 提 容 性可 靠性 的方 法 。 关键 词 ： 印刷 电路 板 ； 电磁 兼容 ； 电磁 干扰 ； 串扰 ； 合 耦 中图分 类号 ： 文 献标识 码 ： 文章 编号 ： （） ， ， （ ， ） ， ： ， ； ； ； ： ； ： （ ： ） 设备和系统 向外部环境发射的骚扰电平是通过 传导和辐射的途径形成的。如果设备作为一个黑盒 子， 那么 内部骚扰源可通过电源电缆 和信号 电缆对 外形成传导发 射 ， 同时通过壳体 向外辐射发 射 ； 反 之， 外部环境 电磁场感应在电缆上的电压形成电流 ， 对设备敏感电路形成干扰 。从骚扰源到受害设备离 共模 电流和差模电流都决定 了传播 的 能量的大 小 。在 两者 之 间有较 大 的 区别 。如 果 给定 一 对导 线 或走 线 ， 一个 返 回参 考源 ， 么 这两 种模 式 中的一种 那 将会存在。一般来说 ， 差分模 式信 号携带数 据或有 用信息 。共模模式是差分模式 电流 的负面效果 ， 并 对 电磁 兼容性 是 最麻 烦 的 。通 常把 线一 线 的发 射定 不开传播途径 ， 辐射的传播途径是空间， 而传导的传 播路径是导体（ 电缆） 。 传统的设计方法是用屏蔽 、 滤波和接地解 决电 缆 口和壳体带来 的 问题 。但是大多数 干扰是 在印制板电路上产生的 ， 因此 ， 在印制板的电路设计 阶段 ， 应该 考 虑 电磁 兼 容设计 。 就 电磁 干扰 产 生 的机 理 及 电磁 兼容设 计 义为差模发射。把线一地的发射定义为共模发射。 由闭合 回路产生的最大的场强是 一 一 ， 、 式 中：一最大辐射场强（ ； ） 一 回路和测量天线之间的距离（ ； ） 频率 （ ； ） 一 差 模 电流 和共模 电流 ，一 电流 （ ） ； 差模发射和共模发射 任何电路都存在共模（ ） 和差模 （ ） 电流。 回路 面 积 （ ） 。 由式 （ ） 以看 出 ， 强和 回路面积成 正 比。 可 场 作者简介 ： 刘建斌 （ 一 ） 男 ， ， 主要从事于惯性 元件 、 仪表 、 自动控制 、 电一体化等产 品的研制开 发工 作 。 机 维普资讯 电 子 工 艺 技 术 第 卷第 期 为减小差模发射 电平 ， 除减小源电流外 ， 应该减小环 电路 的面积 。 抑制 内的差模和共模 电流 ， 以及 由此引起 的 干扰 ， 基 本 的就 是 通 量 抵 消 法 或 通 量 最 小 最 化 。 电流 在走 线 中流 动 产 生 磁力 线 ， 些磁 力 线 产 这 共模辐射是 由于在电路设计之外的电压降造成 的， 这种电压降致使 电路 的一些接地部分的电压 比 真实的参考地面高 。与受影响的接地系统相连的电 缆就作为天线 ， 辐射共模 的场分量 。远场分量可用 下 式 描述 ： ： 生电场 ， 这两种场都会 辐射 能量。如果我们将 磁力线抵消或减小 到最小 ， 那么将不会存在 能 量， 也就抑制了干扰。 主要 采取 以下 几 点 ： 安 排 时 钟 走 线 临 近 接 （） 地平面（ 多层板 ） 接地栅格或接地线 （ 、 双面板 或单 面板 ） （ ） ； 仔细选择逻辑系列器件 以使元件辐射分 离出的 能量最小 ； 通过减小时钟产生电路 中 （） 的 驱动电压来减小走线 中的 电流 ； 减小 （） 电源和接地结构 中的噪音 ； 当有外部 电缆 （） 提供时正确应用旁路 电容 ； 为那些辐射大量 内 （） 部共模 能量 的元件提供接地散热器 ； 在 （） 布局和布线时尽量使 电路达到某种平衡 。 串扰及 串扰 的抑制 串扰 串扰是 设计 中的重要 部 分 之 一 ， 在设 计 的 （） 式中 ： 一 发射系数 ； ， 共模 电流（ ） ； 线 的长度 （ ； 一 ） 产 发射的频率 （ ） ； 距离 （ 。 ） 由式（ ） 以看 出场强和 电缆 的长度成正 比 ， 可 减小共模发射 应降低共模 电流和缩短 电缆线 的长 度。 差模和共模的转变 当存在两个具有不 同阻抗 的信号线 （ 或导体 ） 时差模和共模就可以互相转变。这些阻抗主要 由与 走 线 （ 内在 电 缆 ） 或 的物 理 布 线 相 关 的导 线 或 梳 状 电容和电感决定。对于大部分 的 布线来说 ， 主 要是控制网络中的寄生电容和电感 ， 并使其最小 ， 从 而避免差模和共模的产生 。 如图 中差模 电流 ， 是需要 的信号 ， 它要流经 负载 。共模电流 ， 不直接经过 ， 。 它将经过 和 ， 后通过 回流结 构 返 回 。阻抗 和 并 不 然 是物理元件 ， 它们是 网络 中存在着 的寄生 电容或寄 生电感的转移阻抗。如果 和 不等 电压差将正 比于 阻抗差 。 ， 一， ， （ 一 ） （ ） 。 。 。 任一环节都需要考虑。串扰是指走线 、 导线 、 走线和 导线 、 电缆束 、 元件及其它易受电磁干扰的电子元件 之间的不希望有的电磁耦合 。 串扰是 传播的主要途径 ， 引起走线间干 会 扰。串扰包括电容耦合和电感耦合 。电容耦合通常 是因为走线位于另一走线上方或参考层上方 。电感 耦合通常是因为物理位置上十分接近的走线 。对于 并行走线 ， 串扰有两 种方式 ： 向和后 向。在 前 中， 后向串扰通常 比前向串扰更值得考虑 。电路 中 源与受干扰走线 间阻抗越大产生的串扰 电平越高。 电感串扰可 以通过增加走线与传输线或导线间的边 到边间隔或最小化走线距离参考层上的高度而得到 控制 。 串扰 的抑制 所以对外界敏感 的电路必须通过某种方式达到 平衡 ， 使得每个导体的引线或梳状 电容 以及寄生 电 容相 等 。 为了抑制印刷电路板导线之间的串扰 ， 在设计 布线时应注意 以下几条 ： 根据 电路 的功能分类 （） 逻辑器件 ， 合理布局电路板 ； 尽量避免长距离 的 （） 平行走线 ， 尽可能拉开线与线之间的距 离以最小化 电感耦合 ， 信号线与地 线及 电源线 尽可能不交叉 ； （） 在一些对于敏感 的信号线之间 ， 设计 一根接地 印刷线 ， 可以有效地抑制串扰 ； 元件要远离 （） 互连接 口及其它易受数据干扰及耦合影 响的区域 ； 图 差模 转 共模 （） 降低信号到地 的参考距离 ； 降低走线阻抗 和 （） 信号驱动电平 ； 把高噪声发射体 （ （） 时钟 、 、 高 差模和共模干扰的抑制 维普资讯 年 月 刘建斌等 ： 电磁兼容 与电路板 的可靠性 设计 速互连等） 分割或隔离在 不同的区域 ； 对 时钟周 （） 期走线 、 差分走线 、 复位线等一些关键的系统走线强 制 使用 原 则 （ 线 间 的距 离 间隔 必须 是 单一 走 走 流产 生 的干 扰较 大 ， 以要 采用 一 点接 地 ， 所 使其 不 形 成回路 ； 当信 号频率 高于 ， 时 由于布线 的 电感 效应 明显 ， 线 阻抗 明显 增 加 ， 时接地 电流形 地 此 成 的环 流不 再是 主要 问题 了 ， 以应 采 用多 点 接地 ， 所 线宽度的 ） 倍 。 数字信号频谱分析 数字信号 数字信号 的特点是方波 ， 方波信号是 由基波和 大量谐波正弦（ 或余弦 ） 信号构成的 ， 这可 由傅立 叶 变换得到其频域波形 ， 因此 ， 冲重复周期越短 ， 脉 其 重复频率越高 ， 谐波频 率也越 高。理论 上方波的上 升时间为零 ， 则谐波含量是无穷 的。但 实际上是梯 形波形 ， 有一定的上升沿和下降沿 。 脉冲的时 频域变换 （ 傅立叶变换） 通过傅立 叶变换 ， 矩形脉冲可分解为各次余 弦 （ 正弦） 。 或 波 其 表达式 ： 一 尽量降低地线阻抗。但是 ， 当工作频率在 一 间 时 ， 果 采 用 一 点 接 地 ， 地 线 长度 不 之 如 其 应超 过 波长 的 ， 则 应 采 用 多 点 接地 。 当一 个 否 系统 中既有低频 电路又有高频 电路 时， 应采用？ 合 昆 接地 的原则。系统 内的低频 部分采用单点接地 ， 而 高频部分采用多点接地。 电路板 上既 有 数字 电路 ， 又有 模 拟 电路 ， 应使 它 们尽量分开布线 ， 而两者的地 线应分别与 电源端地 线相 连 。另 外还 需 尽量 加 大模 拟 电路 引 出端 的接 地 面积 。如果 地线 很 细 ， 地 线 电阻 将 会较 大 ， 则 造成 接 地电位随电流的变化而变化 ， 致使信号电平不稳 ， 导 致 电路 的抗干扰能力下降 ， 因此应将接地线尽量加 粗。在布线空间允许 的情况下 ， 要保证主要地线 的 宽 度至 少 在 以上 ， 件 引脚 上 的 接 地 线 直 径 元 应该 在 左 右 。 ） （ ） 式中： 一各次余弦波形的幅度 ； 一谐 波 次数 ； 一 对 于 只 有 数 字 电路 组 成 的印 刷 板 的地 线 系 统 ， 角频率 。 将接地线做成闭合环路 ， 以明显提高抗干扰能力。 可 其原因在于 ： 印制 电路板上有很多的元件时 ， 因受接 地线粗细的限制 ， 会在接地上产生较大的电位差 ， 引 起抗干扰能力下降。若将 接地 结构 构成环路 ， 则会 缩小电位差值 ， 提高电子设备 的抗干扰能力 。 电源线 的布置 要 根据 电流 的大小 尽 量 加粗 走线 宽 度 。在 布线 工作 的最 后 ， 地 线 将 电路 板 没 有 走 用 线 的地方 铺满 （ 面 积 ） 大 。 在接 地 时 还需 要 避 免共 阻抗 路 径 ， 图 所 示 如 稳压 器 电路 的“ 整 端 的取样 点 ” “ 共 点 ”， 万 调 或 公 千 去耦 与接地 电路的去耦设计 电感和电容组成 的低通滤波器 ， 可滤掉高频段 干扰信号。由于导线寄生 电感 的影响 ， 会使供 电的 速度变慢 ， 使驱动器件输 出电流下降 ， 合理放置去耦 电容 ， 在通断瞬间 ， 利用 电感和 电容的储 能作用 ， 给 器件提供电流。在直流 电源 回路 中， 负载 的变化会 引起电源噪声。配置去耦电容可以抑制因负载变化 而产生的噪声 ， 配置原则 为： 印刷电路板的电源输入 端跨接一个 一 的电解 电容器 ， 如果印 刷电路板的位置允许 ， 采用 以上 的电解电容 器 的抗 干扰效 果会 更 好 ； 于耗 电较 大 的集 成 电路 对 不能接在有负载电流流过 的输出线和公共地线上如 图 所示 ， （） 应从 管 脚 根 部 单 独 另 外 用 引线 引 出 如图 所示。 （） 芯片 ， 也应在电源端安装合适 的电解 电容。小 电容 能 为集成 电路 块 提供 高速 电流 ， 在器 件输 出端 电压 跳变时 ， 它能高速充电， 为器件提供充电电流。 电路 的接地设计 在电子设 备 中， 接地是控 制干扰 的重要 方法。 如能将接地和屏蔽正确结合起来使用 ， 可解决 大部 分干扰问题。 当电路板上频率小于 ， 时 由于布线和元 件之 间 的 电磁 感 应 影 响 很小 ， 而接 地 电路 形 成 的环 图 避 免 共 阻抗路 径 这 是 由于 集成 稳 压 电路 的取样 放 大器 的增 益 很 高， 调整端和公共 端每 的电压变化 ， 都会被 敬 维普资讯 电 子 工 艺 技 术 第 卷第 期 大到输 出端进行逆 向跟踪调整 ， 反映的现象就是输 出不稳定 ， 直观的反映就是电源的纹波、 值等指 标 超差 。 电路布局元器件安装位置和合理布线 电路布局直接影响电磁干扰和抗干扰强度。合 理的布局不仅可以使 电路 的效率得 到提高 ， 更能使 整个系统的 得 到改善。单元 电路工作频率越 高， 速度也就越快 ， 信号频谱也就越 丰富， 高频分量 比例越大 ， 对外干扰 也就越强。从频率而言是先高 频， 再中频电路 ， 最后低频电路； 而从逻辑速度而言 ， 是先高速电路 ， 中速 电路 ， 再 最后低速 电路 ， 如图 所示 。 件 分组 。 结 论 电磁兼容设计已成为电路设计 的一个重要组成 部分。本文主要分析 了共模 和差模 干扰 、 串扰产生 的机理及抑制措施 。在实际的设 计过程中， 电磁兼 容问题依然是一个很复杂的问题 ， 需要从多个角度 去考虑与分析 ， 以得到满意的设计结果。 参 考文献 ： 电磁兼 容和 印刷 电路板 理 论 、 计 和 设 布线 北京 ： 民邮电出版社 ， 人 滕旭 ， 志 昂 胡 电子系 统抗 干扰使 用 技术 京 ： 北 国防工业 出版社 ， 赵晶 高级应用 北京 ： 民邮电出版社 ， 人 陈亚勇 信 号处理详 解 京 ： 民邮电 北 人 出版社 ， 张志 涌 精通 版 京 ： 北 航空 航天 大 学 出版社 ， 图 按 频 率进行 的布 局 郑君里 ， 应启绗 ， 为理 杨 信号 与系统 京 ： 北 高等 教育 出版社 ， 除按工作频率（ 或速度 ） 进行分组外 ， 也可按照 其功能和类型进行分组 ， 例如， 既存在数字 电路 ， 又 存在模拟电路的印刷板 ， 可按工作 电压和频率分组 布局， 在给定电路系列或电源电压时， 可按功能对器 李舜 阳 ， 华 李 印制 电路板 的 电磁 兼容 设计 电子 产 品可靠性与 环境 试验 ， （ ） ， ： 收稿 日期 ： （ 上接第 页 ） 氧化层对 抗静 电放 电的应力 ； 薄 和 保护电路具有极高的抗噪声 干扰能力， 因此更适合于输出级 保护 电路 。 通 过分析 可 以看 出 ， 一种新 的器 件和 电路 形 每 ， ， ， 式都致力于使保护 的薄栅氧化层 ， 使电路 的 开启电压更小 ， 开启速度更快 ， 并为芯片提供更加完 善的保护。这也是集成电路设计者们改进深亚微米 静 电保 护 电路 的发 展方 向 。 参 考文献 ： 一 一 ， ， ， （ ） ： ， ， ） （ ： ， 一 。 （ ： 。 ） ， （ ： ， ） ， ，（ ） ： ， ， ） 收稿 日期 ： 。 1本文由jimmy3973贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 第 卷第 期 年 月 电 子 工 艺 技 术 电磁 兼 容 与 电路 板 的可 靠性 设 计 刘建斌 ， 军 ， 孙 田智会 （ 国航 天 时代 电子 公 司 中 厂 ， 西 宝鸡 陕 ） 摘 要 ： 在印刷 电路板的电路设计阶段就进行 电磁 兼容性设计是非 常重要 的。分析 了印刷 电 路 板 中电磁 干扰 产 生的机 理 ， 出 了如何 抑 制共 模 干扰 和 差模 干 扰 以及 串扰 等提 高 印 制板 电磁 兼 提 容 性可 靠性 的方 法 。 关键 词 ： 印刷 电路 板 ； 电磁 兼容 ； 电磁 干扰 ； 串扰 ； 合 耦 中图分 类号 ： 文 献标识 码 ： 文章 编号 ： （） ， ， （ ， ） ， ： ， ； ； ； ： ； ： （ ： ） 设备和系统 向外部环境发射的骚扰电平是通过 传导和辐射的途径形成的。如果设备作为一个黑盒 子， 那么 内部骚扰源可通过电源电缆 和信号 电缆对 外形成传导发 射 ， 同时通过壳体 向外辐射发 射 ； 反 之， 外部环境 电磁场感应在电缆上的电压形成电流 ， 对设备敏感电路形成干扰 。从骚扰源到受害设备离 共模 电流和差模电流都决定 了传播 的 能量的大 小 。在 两者 之 间有较 大 的 区别 。如 果 给定 一 对导 线 或走 线 ， 一个 返 回参 考源 ， 么 这两 种模 式 中的一种 那 将会存在。一般来说 ， 差分模 式信 号携带数 据或有 用信息 。共模模式是差分模式 电流 的负面效果 ， 并 对 电磁 兼容性 是 最麻 烦 的 。通 常把 线一 线 的发 射定 不开传播途径 ， 辐射的传播途径是空间， 而传导的传 播路径是导体（ 电缆） 。 传统的设计方法是用屏蔽 、 滤波和接地解 决电 缆 口和壳体带来 的 问题 。但是大多数 干扰是 在印制板电路上产生的 ， 因此 ， 在印制板的电路设计 阶段 ， 应该 考 虑 电磁 兼 容设计 。 就 电磁 干扰 产 生 的机 理 及 电磁 兼容设 计 义为差模发射。把线一地的发射定义为共模发射。 由闭合 回路产生的最大的场强是 一 一 ， 、 式 中：一最大辐射场强（ ； ） 一 回路和测量天线之间的距离（ ； ） 频率 （ ； ） 一 差 模 电流 和共模 电流 ，一 电流 （ ） ； 差模发射和共模发射 任何电路都存在共模（ ） 和差模 （ ） 电流。 回路 面 积 （ ） 。 由式 （ ） 以看 出 ， 强和 回路面积成 正 比。 可 场 作者简介 ： 刘建斌 （ 一 ） 男 ， ， 主要从事于惯性 元件 、 仪表 、 自动控制 、 电一体化等产 品的研制开 发工 作 。 机 维普资讯 电 子 工 艺 技 术 第 卷第 期 为减小差模发射 电平 ， 除减小源电流外 ， 应该减小环 电路 的面积 。 抑制 内的差模和共模 电流 ， 以及 由此引起 的 干扰 ， 基 本 的就 是 通 量 抵 消 法 或 通 量 最 小 最 化 。 电流 在走 线 中流 动 产 生 磁力 线 ， 些磁 力 线 产 这 共模辐射是 由于在电路设计之外的电压降造成 的， 这种电压降致使 电路 的一些接地部分的电压 比 真实的参考地面高 。与受影响的接地系统相连的电 缆就作为天线 ， 辐射共模 的场分量 。远场分量可用 下 式 描述 ： ： 生电场 ， 这两种场都会 辐射 能量。如果我们将 磁力线抵消或减小 到最小 ， 那么将不会存在 能 量， 也就抑制了干扰。 主要 采取 以下 几 点 ： 安 排 时 钟 走 线 临 近 接 （） 地平面（ 多层板 ） 接地栅格或接地线 （ 、 双面板 或单 面板 ） （ ） ； 仔细选择逻辑系列器件 以使元件辐射分 离出的 能量最小 ； 通过减小时钟产生电路 中 （） 的 驱动电压来减小走线 中的 电流 ； 减小 （） 电源和接地结构 中的噪音 ； 当有外部 电缆 （） 提供时正确应用旁路 电容 ； 为那些辐射大量 内 （） 部共模 能量 的元件提供接地散热器 ； 在 （） 布局和布线时尽量使 电路达到某种平衡 。 串扰及 串扰 的抑制 串扰 串扰是 设计 中的重要 部 分 之 一 ， 在设 计 的 （） 式中 ： 一 发射系数 ； ， 共模 电流（ ） ； 线 的长度 （ ； 一 ） 产 发射的频率 （ ） ； 距离 （ 。 ） 由式（ ） 以看 出场强和 电缆 的长度成正 比 ， 可 减小共模发射 应降低共模 电流和缩短 电缆线 的长 度。 差模和共模的转变 当存在两个具有不 同阻抗 的信号线 （ 或导体 ） 时差模和共模就可以互相转变。这些阻抗主要 由与 走 线 （ 内在 电 缆 ） 或 的物 理 布 线 相 关 的导 线 或 梳 状 电容和电感决定。对于大部分 的 布线来说 ， 主 要是控制网络中的寄生电容和电感 ， 并使其最小 ， 从 而避免差模和共模的产生 。 如图 中差模 电流 ， 是需要 的信号 ， 它要流经 负载 。共模电流 ， 不直接经过 ， 。 它将经过 和 ， 后通过 回流结 构 返 回 。阻抗 和 并 不 然 是物理元件 ， 它们是 网络 中存在着 的寄生 电容或寄 生电感的转移阻抗。如果 和 不等 电压差将正 比于 阻抗差 。 ， 一， ， （ 一 ） （ ） 。 。 。 任一环节都需要考虑。串扰是指走线 、 导线 、 走线和 导线 、 电缆束 、 元件及其它易受电磁干扰的电子元件 之间的不希望有的电磁耦合 。 串扰是 传播的主要途径 ， 引起走线间干 会 扰。串扰包括电容耦合和电感耦合 。电容耦合通常 是因为走线位于另一走线上方或参考层上方 。电感 耦合通常是因为物理位置上十分接近的走线 。对于 并行走线 ， 串扰有两 种方式 ： 向和后 向。在 前 中， 后向串扰通常 比前向串扰更值得考虑 。电路 中 源与受干扰走线 间阻抗越大产生的串扰 电平越高。 电感串扰可 以通过增加走线与传输线或导线间的边 到边间隔或最小化走线距离参考层上的高度而得到 控制 。 串扰 的抑制 所以对外界敏感 的电路必须通过某种方式达到 平衡 ， 使得每个导体的引线或梳状 电容 以及寄生 电 容相 等 。 为了抑制印刷电路板导线之间的串扰 ， 在设计 布线时应注意 以下几条 ： 根据 电路 的功能分类 （） 逻辑器件 ， 合理布局电路板 ； 尽量避免长距离 的 （） 平行走线 ， 尽可能拉开线与线之间的距 离以最小化 电感耦合 ， 信号线与地 线及 电源线 尽可能不交叉 ； （） 在一些对于敏感 的信号线之间 ， 设计 一根接地 印刷线 ， 可以有效地抑制串扰 ； 元件要远离 （） 互连接 口及其它易受数据干扰及耦合影 响的区域 ； 图 差模 转 共模 （） 降低信号到地 的参考距离 ； 降低走线阻抗 和 （） 信号驱动电平 ； 把高噪声发射体 （ （） 时钟 、 、 高 差模和共模干扰的抑制 维普资讯 年 月 刘建斌等 ： 电磁兼容 与电路板 的可靠性 设计 速互连等） 分割或隔离在 不同的区域 ； 对 时钟周 （） 期走线 、 差分走线 、 复位线等一些关键的系统走线强 制 使用 原 则 （ 线 间 的距 离 间隔 必须 是 单一 走 走 流产 生 的干 扰较 大 ， 以要 采用 一 点接 地 ， 所 使其 不 形 成回路 ； 当信 号频率 高于 ， 时 由于布线 的 电感 效应 明显 ， 线 阻抗 明显 增 加 ， 时接地 电流形 地 此 成 的环 流不 再是 主要 问题 了 ， 以应 采 用多 点 接地 ， 所 线宽度的 ） 倍 。 数字信号频谱分析 数字信号 数字信号 的特点是方波 ， 方波信号是 由基波和 大量谐波正弦（ 或余弦 ） 信号构成的 ， 这可 由傅立 叶 变换得到其频域波形 ， 因此 ， 冲重复周期越短 ， 脉 其 重复频率越高 ， 谐波频 率也越 高。理论 上方波的上 升时间为零 ， 则谐波含量是无穷 的。但 实际上是梯 形波形 ， 有一定的上升沿和下降沿 。 脉冲的时 频域变换 （ 傅立叶变换） 通过傅立 叶变换 ， 矩形脉冲可分解为各次余 弦 （ 正弦） 。 或 波 其 表达式 ： 一 尽量降低地线阻抗。但是 ， 当工作频率在 一 间 时 ， 果 采 用 一 点 接 地 ， 地 线 长度 不 之 如 其 应超 过 波长 的 ， 则 应 采 用 多 点 接地 。 当一 个 否 系统 中既有低频 电路又有高频 电路 时， 应采用？ 合 昆 接地 的原则。系统 内的低频 部分采用单点接地 ， 而 高频部分采用多点接地。 电路板 上既 有 数字 电路 ， 又有 模 拟 电路 ， 应使 它 们尽量分开布线 ， 而两者的地 线应分别与 电源端地 线相 连 。另 外还 需 尽量 加 大模 拟 电路 引 出端 的接 地 面积 。如果 地线 很 细 ， 地 线 电阻 将 会较 大 ， 则 造成 接 地电位随电流的变化而变化 ， 致使信号电平不稳 ， 导 致 电路 的抗干扰能力下降 ， 因此应将接地线尽量加 粗。在布线空间允许 的情况下 ， 要保证主要地线 的 宽 度至 少 在 以上 ， 件 引脚 上 的 接 地 线 直 径 元 应该 在 左 右 。 ） （ ） 式中： 一各次余弦波形的幅度 ； 一谐 波 次数 ； 一 对 于 只 有 数 字 电路 组 成 的印 刷 板 的地 线 系 统 ， 角频率 。 将接地线做成闭合环路 ， 以明显提高抗干扰能力。 可 其原因在于 ： 印制 电路板上有很多的元件时 ， 因受接 地线粗细的限制 ， 会在接地上产生较大的电位差 ， 引 起抗干扰能力下降。若将 接地 结构 构成环路 ， 则会 缩小电位差值 ， 提高电子设备 的抗干扰能力 。 电源线 的布置 要 根据 电流 的大小 尽 量 加粗 走线 宽 度 。在 布线 工作 的最 后 ， 地 线 将 电路 板 没 有 走 用 线 的地方 铺满 （ 面 积 ） 大 。 在接 地 时 还需 要 避 免共 阻抗 路 径 ， 图 所 示 如 稳压 器 电路 的“ 整 端 的取样 点 ” “ 共 点 ”， 万 调 或 公 千 去耦 与接地 电路的去耦设计 电感和电容组成 的低通滤波器 ， 可滤掉高频段 干扰信号。由于导线寄生 电感 的影响 ， 会使供 电的 速度变慢 ， 使驱动器件输 出电流下降 ， 合理放置去耦 电容 ， 在通断瞬间 ， 利用 电感和 电容的储 能作用 ， 给 器件提供电流。在直流 电源 回路 中， 负载 的变化会 引起电源噪声。配置去耦电容可以抑制因负载变化 而产生的噪声 ， 配置原则 为： 印刷电路板的电源输入 端跨接一个 一 的电解 电容器 ， 如果印 刷电路板的位置允许 ， 采用 以上 的电解电容 器 的抗 干扰效 果会 更 好 ； 于耗 电较 大 的集 成 电路 对 不能接在有负载电流流过 的输出线和公共地线上如 图 所示 ， （） 应从 管 脚 根 部 单 独 另 外 用 引线 引 出 如图 所示。 （） 芯片 ， 也应在电源端安装合适 的电解 电容。小 电容 能 为集成 电路 块 提供 高速 电流 ， 在器 件输 出端 电压 跳变时 ， 它能高速充电， 为器件提供充电电流。 电路 的接地设计 在电子设 备 中， 接地是控 制干扰 的重要 方法。 如能将接地和屏蔽正确结合起来使用 ， 可解决 大部 分干扰问题。 当电路板上频率小于 ， 时 由于布线和元 件之 间 的 电磁 感 应 影 响 很小 ， 而接 地 电路 形 成 的环 图 避 免 共 阻抗路 径 这 是 由于 集成 稳 压 电路 的取样 放 大器 的增 益 很 高， 调整端和公共 端每 的电压变化 ， 都会被 敬 维普资讯 电 子 工 艺 技 术 第 卷第 期 大到输 出端进行逆 向跟踪调整 ， 反映的现象就是输 出不稳定 ， 直观的反映就是电源的纹波、 值等指 标 超差 。 电路布局元器件安装位置和合理布线 电路布局直接影响电磁干扰和抗干扰强度。合 理的布局不仅可以使 电路 的效率得 到提高 ， 更能使 整个系统的 得 到改善。单元 电路工作频率越 高， 速度也就越快 ， 信号频谱也就越 丰富， 高频分量 比例越大 ， 对外干扰 也就越强。从频率而言是先高 频， 再中频电路 ， 最后低频电路； 而从逻辑速度而言 ， 是先高速电路 ， 中速 电路 ， 再 最后低速 电路 ， 如图 所示 。 件 分组 。 结 论 电磁兼容设计已成为电路设计 的一个重要组成 部分。本文主要分析 了共模 和差模 干扰 、 串扰产生 的机理及抑制措施 。在实际的设 计过程中， 电磁兼 容问题依然是一个很复杂的问题 ， 需要从多个角度 去考虑与分析 ， 以得到满意的设计结果。 参 考文献 ： 电磁兼 容和 印刷 电路板 理 论 、 计 和 设 布线 北京 ： 民邮电出版社 ， 人 滕旭 ， 志 昂 胡 电子系 统抗 干扰使 用 技术 京 ： 北 国防工业 出版社 ， 赵晶 高级应用 北京 ： 民邮电出版社 ， 人 陈亚勇 信 号处理详 解 京 ： 民邮电 北 人 出版社 ， 张志 涌 精通 版 京 ： 北 航空 航天 大 学 出版社 ， 图 按 频 率进行 的布 局 郑君里 ， 应启绗 ， 为理 杨 信号 与系统 京 ： 北 高等 教育 出版社 ， 除按工作频率（ 或速度 ） 进行分组外 ， 也可按照 其功能和类型进行分组 ， 例如， 既存在数字 电路 ， 又 存在模拟电路的印刷板 ， 可按工作 电压和频率分组 布局， 在给定电路系列或电源电压时， 可按功能对器 李舜 阳 ， 华 李 印制 电路板 的 电磁 兼容 设计 电子 产 品可靠性与 环境 试验 ， （ ） ， ： 收稿 日期 ：