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除了保證一個可靠的工作電路,的電磁兼容設計的主要目的就是減小線路板的電磁輻射,保證設備滿足相關標準。由于一個電路的電磁輻射效率高,其接收效率也高。因此,在設計中抑制線路板的電磁輻射,也相應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環(huán)路中流動會產(chǎn)生電磁輻射。而流動的電流是差模,因此產(chǎn)生的輻射稱為差模輻射;

  · 共模輻射:當傳輸信號的導體的電位與鄰近導體的電位不同時,相互之間就會產(chǎn)生電流。即使沒有任何導體連接,高頻電流也會通過寄生電容流動。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)域和遠場區(qū)域的輻射電磁場。

  同理分析共模輻射,分別得出近場區(qū)域和遠場區(qū)域的輻射電磁場。

  與前面差模電流不同的是,共模電流的實際值很難預先估算出來。

  以上介紹的輻射并不完全符合實際應用電路的情況,因為公式的推導都假設在單根導線模型中,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。在實際電路中,電路不是理想的環(huán)路,也不是完全開路的導線。因此,利用理想模型進行輻射估計,會在近場出現(xiàn)較大的誤差。

  同時,遠場的輻射與電路的阻抗無關。

  另外,在電磁兼容標準中,通常使用電場強度來表征輻射的強度。實際中只要對電場強度作出規(guī)范的限制,即可使電路達到電磁兼容的標準。這里,最常用的公式是差模輻射預測公式,用于預測電路的差模輻射是否會導致輻射超過電磁兼容標準。

  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.但這兩種方法在實踐中都有一定的局限性。剩下的而且是最現(xiàn)實的手段就是控制信號的環(huán)路面積。這要求設計者在選用芯片時盡量選用大規(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,盡量控制信號回路的面積。

  最常用共模輻射預測公式為

  E=1.26ILf/D (2-17)

  同理可知,只要控制以上公式的3個參量,即可達到減小共模輻射的標準??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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