本應(yīng)用說明適用于具有 PCB 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)以改進(jìn) EMC 的硬件和/或 PCB 設(shè)計(jì)人員?；旧辖忉屃舜蠖鄶?shù)設(shè)計(jì)規(guī)則的背景，但詳細(xì)解釋會(huì)使應(yīng)用筆記的結(jié)構(gòu)超載。市場(chǎng)上有大量關(guān)于 EMC、屏蔽、布線等系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)。因此，EMC 的這些方面在這里只涉及很少的部分。本應(yīng)用說明針對(duì) NEC 微控制器附近 PCB 設(shè)計(jì)的詳細(xì)方面。

介紹

如今，隨著趨勢(shì)的增加，大多數(shù)汽車、消費(fèi)和工業(yè)應(yīng)用通常都包含一個(gè)或多個(gè)微控制器。通常幾個(gè)電子模塊構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)然幾個(gè)應(yīng)用程序和/或系統(tǒng)可能在附近運(yùn)行。由于電子應(yīng)用數(shù)量的增加，它們?cè)谌魏谓o定環(huán)境中的密度都在增加。因此，如下圖 1 中的曲線 1 所示，在給定地點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間觀察到的環(huán)境電磁噪聲會(huì)增加。只要電子設(shè)備在任何給定時(shí)間點(diǎn)的抗擾度高于環(huán)境電磁噪聲，其功能就不會(huì)受到影響。

首先，優(yōu)秀的EMC設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是良好的電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用。這其中包括可靠性考慮，比如在可接受的容限內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范的滿足、好的組裝方法以及各種正在開發(fā)的測(cè)試技術(shù)。

一般來說，驅(qū)動(dòng)當(dāng)今電子設(shè)備的裝置要安裝在PCB上。這些裝置由具有潛在干擾源以及對(duì)電磁能量敏感的元件和電路構(gòu)成。因此，PCB的EMC設(shè)計(jì)是EMC設(shè)計(jì)中的下一個(gè)最重要的問題。有源元件的位置、印制線的走線、阻抗的匹配、接地的設(shè)計(jì)以及電路的濾波均應(yīng)在EMC設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。一些PCB元件還需要進(jìn)行屏蔽。

再次，內(nèi)部電纜一般用來連接PCB或其他內(nèi)部子組件。因此，包括走線方法和屏蔽的內(nèi)部電纜EMC設(shè)計(jì)對(duì)于任何給定器件的整體EMC來說是十分重要的。

長(zhǎng)期環(huán)境噪聲發(fā)展

很明顯，如果達(dá)到的交叉點(diǎn) P，整個(gè)電子市場(chǎng)就會(huì)崩潰。因此，電子市場(chǎng)必須采取措施提高電子系統(tǒng)的電磁兼容性 (EMC)，從而不斷將 P 點(diǎn)推向時(shí)間線上的無窮大。

從 EMC(電磁兼容)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，PCB 板的 EMC 設(shè)計(jì)是 EMC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。而 PCB 板 EMC 設(shè)計(jì)的開始階段就是層的設(shè)置，層設(shè)計(jì)形式的不合理，就可能產(chǎn)生諸多的噪聲而形成 EMI 干擾和自身的 EMC 問題，所以合理的層布局與電路設(shè)計(jì)同樣重要。

要使 PCB 系統(tǒng)的層布局達(dá)到其電磁兼容性要求，通常系統(tǒng)層布局需要從三點(diǎn)出發(fā)：相應(yīng)的功能模塊分布;綜合單板的性能指標(biāo)要求;成本承受能力。PCB 板層就是由電源層、地層和信號(hào)層組成。層的選擇、層的相對(duì)位置以及電源、地平面的分割分布將對(duì) PCB 板的布線、信號(hào)質(zhì)量、接口電路的處理以及對(duì)單板的 EMC 指標(biāo)起著至關(guān)重要作用，也直接影響到整臺(tái)設(shè)備的電磁兼容性。

背景

電磁兼容性 (EMC) 是從相反方向觀察的兩個(gè)類似問題的通用術(shù)語。電磁輻射 (EME) 描述了當(dāng)被測(cè)設(shè)備 (DUT) 是噪聲源時(shí)的影響，而電磁敏感性 (EMS) 描述了當(dāng) DUT 成為噪聲的受害者時(shí)的影響。根據(jù) NEC Electronics (Europe) GmbH(以下簡(jiǎn)稱 NEC EE)的經(jīng)驗(yàn)，EMC 相關(guān)客戶支持的主要要求是 EME 問題。因此本應(yīng)用筆記中的描述主要使用EME-view。然而，僅從相反的方向來看，此處描述的大多數(shù)措施也適用于 EMS。

· 直接半導(dǎo)體遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射

· 發(fā)射可能以輻射或傳導(dǎo)方式發(fā)生，后者表現(xiàn)為噪聲電壓或噪聲電流。眾所周知，微控制器等半導(dǎo)體設(shè)備是 EME 的來源。眾所周知，越靠近噪聲源，EME 對(duì)策越便宜。由于大多數(shù)規(guī)范的輻射 EME 測(cè)量都是針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng) (r > λ) 定義的，因此本應(yīng)用筆記將從半導(dǎo)體器件直接發(fā)射到遠(yuǎn)場(chǎng)的觀點(diǎn)開始。導(dǎo)線中的任何電流都會(huì)引起遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)射。為了了解最大預(yù)期半導(dǎo)體發(fā)射水平，應(yīng)計(jì)算直線(赫茲偶極子)和具有極端參數(shù)的電流回路的最壞情況發(fā)射。

· 直導(dǎo)線(赫茲偶極子)

· 根據(jù) [1] 在自由空間(周圍無導(dǎo)電材料)中，在距離“r”處測(cè)得的最大電場(chǎng)“E”由波長(zhǎng)為“λ”的電流“i”在 a 中流動(dòng)引起長(zhǎng)度為“l(fā)”的導(dǎo)線可以計(jì)算如下：

[tex]E= frac {Z_{0} 乘以 i hspace {1mm} 乘以 l}{2 hspace {1mm} 乘以 r hspace {1mm} 乘以 lambda}[/tex]