介绍gydF4y2Ba
EMC设计指南一直是EMC设计界的热门主题。最重要的EMC设计准则是什么，即对电子电路的发射和抗扰度影响最大的准则?研究著名EMC专家的书籍和文献经常告诉我们，最重要的EMC设计准则是:gydF4y2Ba
- 尽量减少与高频(HF)信号电流相关的环路区域。gydF4y2Ba
我更喜欢的设计指南是另一个。在本文中，我们将通过一个实验演示说明，还有另一个设计参数对电子电路的EMC行为有更大的影响，而不仅仅是信号电流的回路面积。你想知道这是哪个设计参数吗?继续读下去。gydF4y2Ba
实验演示gydF4y2Ba
图1。印刷电路板配置gydF4y2Ba
实验演示由印刷电路板上的两种配置组成:共面带线和微带线(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba)．两条线的长度l = 100毫米。共面迹线宽度为WgydF4y2Ba信号gydF4y2Ba= WgydF4y2Ba地面gydF4y2Ba= 0.5毫米。两条迹线之间的距离d = 0.5 mm。微带的走线宽度为WgydF4y2Ba信号gydF4y2Ba= 0.5毫米。迹线下方的地平面宽度为WgydF4y2Ba地面gydF4y2Ba= 26毫米。迹线离地平面高度h = 1.5 mm。FR4板材料的铜层厚度为35 μm，相对介电常数为εgydF4y2BargydF4y2Ba= 4.7。gydF4y2Ba
图2gydF4y2Ba显示演示板与共面带和微带线。gydF4y2Ba
图2。带有共面带和微带线的演示板gydF4y2Ba
图3gydF4y2Ba显示测量设置。在演示板上，两条线路均以SMA 50 Ω RF负载终止。该线的输入端通过长度为1m的RG223双编织同轴电缆连接到Rigol DSA815频谱分析仪的跟踪发生器输出端。跟踪发生器的输出电平为100db μ v (100mv)，频率范围为30mhz ~ 300mhz。对于所涉及的频率，电路板走线的长度l比波长(l << 1m)要小。在两行中都流有差分模式(DM)电流IgydF4y2BaDMgydF4y2Ba= 100 mV/50 Ω = 2 mA。使用Fischer定制通信公司(F-61)的电流监测探头测量双编织同轴电缆上的共模电流。电流探头连接到频谱分析仪的输入端。通过频谱分析仪在最大保持模式下沿电缆移动电流探头，记录最大CM电流。结果将在下一节中讨论。gydF4y2Ba
图3。共面带和微带产生的共模电流gydF4y2Ba
现在我们来看看高频信号电流的环路区域。对于共面条带线，信号电流环面积约为(考虑临近效应)l × d = 100 mm × 0.5 mm = 50 mmgydF4y2Ba2gydF4y2Ba．微带线的信号电流环面积为l × h = 100 mm × 1.5 mm = 150 mmgydF4y2Ba2gydF4y2Ba．在我们的实验演示中，微带配置的电流环面积比共面带配置的电流环面积大3倍(10 dB)。gydF4y2Ba
在高频(> MHz)，信号电流采取最小阻抗的路径，这通常是最小电感的路径，这通常是环路面积最小的路径。电流返回时尽可能靠近输出电流的路径。在微带的情况下，大多数回流电流在信号迹线的正下方的地平面中流动。gydF4y2Ba
结果与讨论gydF4y2Ba
共面带和微带配置的最大CM电流的测量结果描述在gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba．在30 MHz到300 MHz的全频率范围内，共面带线产生的CM电流比微带线高约20 dB，尽管其电流环面积小10 dB。CM限流线为10db μA (3 μA)，如图所示gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba是基于谐振半波偶极子天线的远场辐射，大致对应距离天线10m(法定辐射发射极限)的最大电场强度为30 μV/m (30 dBμV/m)。当前探头F-61在频率范围30 MHz到300 MHz的传输阻抗为20 Ω。因此，3 μA的电流将在频谱分析仪的50 Ω输入端提供3 μA × 20 Ω = 60 μV = 36 dBμV的电压。gydF4y2Ba
这一代CM电流背后的物理原理是什么?DM电流IgydF4y2BaDMgydF4y2Ba在电路回路板上感应一个CM电压VgydF4y2BaggydF4y2Ba穿过地面返回导体。这个CM地电压VgydF4y2BaggydF4y2Ba作为连接到板上电缆的天线电压，在同轴电缆屏蔽层上产生天线电流(CM电流)。该电缆是一个有效的天线在频率范围30 MHz至300 MHz和在图中gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba电缆共振清晰可见。辐射发射与天线电流(CM电流)成正比。gydF4y2Ba
图4。共面带与微带的共模电流测量结果gydF4y2Ba
CM接地电压由接地回引线的部分电感:V决定gydF4y2Ba厘米gydF4y2Ba=我gydF4y2BaDMgydF4y2Ba2πfLgydF4y2BaggydF4y2Ba．gydF4y2Ba
作为微带地平面部分电感的一阶近似，我们可以使用这个公式gydF4y2Ba2gydF4y2Ba：gydF4y2Ba
lgydF4y2BaggydF4y2Ba≈(μgydF4y2Ba0gydF4y2Bah) / (2 wgydF4y2BaggydF4y2Ba)如果WgydF4y2BaggydF4y2Ba>> h渗透率μgydF4y2Ba0gydF4y2Ba= 4π10gydF4y2Ba7gydF4y2Ba(H / m)。gydF4y2Ba
接地平面电感LgydF4y2BaggydF4y2Ba(Henry/m)与平面上方迹高h (m)成正比，与接地面宽度W成反比gydF4y2BaggydF4y2Ba(m)。gydF4y2Ba
对于我们的微带配置(h = 1.5 mm, WgydF4y2BaggydF4y2Ba= 26 mm)得到的地平面电感为:gydF4y2Ba
lgydF4y2Bag微带gydF4y2Ba= 36 nH/m。gydF4y2Ba
对于共面带配置(d = 0.5 mm, WgydF4y2BaggydF4y2Ba= 0.5 mm)接地回线电感约为:gydF4y2Ba
lgydF4y2BaG共面迹gydF4y2Ba= 300 nH/m，即比微带接地面电感高18 dB。gydF4y2Ba
在共面带和微带的CM电流(辐射发射)图中反映了大约18 dB的地返回电感的差异gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba．地面返回电感越低，辐射发射越低。在gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba对部分电感控制辐射的原理作了很清楚的解释。gydF4y2Ba
结束语gydF4y2Ba
从实验中我们了解到，虽然微带线的差模电流环面积比共面带线大得多(10 dB)，但在30 MHz至300 MHz频率范围内，微带线的辐射发射要低得多(20 dB)。产生这种现象的主要原因是接地回路的偏电感。微带的地平面比共面带的地迹电感低得多，这导致微带线的共模地电压低得多，因此辐射发射低得多。对电子电路的EMC性能影响最大的设计参数不仅是信号回路面积，而且是接地回路导体的部分电感。gydF4y2Ba
我们可以得出结论，最重要的EMC设计准则是:gydF4y2Ba
- 尽量减小接地回路导体的电感。gydF4y2Ba
在印刷电路板上，这可以通过使地返回导体更短，使信号迹线更接近地平面和使地返回平面更宽来实现。这也适用于柔性箔电缆。极低接地返回电感(低传递阻抗)的最终例子是带有半刚性同轴屏蔽的高频同轴电缆。这种坚固的屏蔽几乎没有任何场泄漏，假设完美的连接器。gydF4y2Ba
你有不同的意见吗?让我们开始讨论吧!联系Marcel:gydF4y2Ba(电子邮件保护)gydF4y2Ba．gydF4y2Ba
参考文献gydF4y2Ba
[1]gydF4y2Bahttps://learnemc.com/the-most-important-emc-design-guidelinesgydF4y2Ba
f·b·j·勒费林克，m·j·c·范·多恩，gydF4y2Ba《印刷电路板地平面电感》gydF4y2Ba， IEEE电磁兼容国际研讨会，达拉斯，1993年。gydF4y2Ba
格伦·达什，gydF4y2Ba《认识部分电感控制排放的理论》gydF4y2Ba， IN Compliance, 2010年度指南，gydF4y2Bawww.incompliancemag.comgydF4y2Ba
