完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦, 立即完善>
我们都知道信号线与回路的环路面积对电路 EMC 特性影响很大,理论上环路面积越大,信号的天线效应越明显,EMC 特性也越差。其实除了环路面积,电路设计中另一指标对 EMC 特性的影响还更大。下面通过实验演示给大家介绍。
试验示范 图一 印制电路板配置 实验演示包括印刷电路板上的两种配置:共面带状线和微带线(图一)。两条线的长度 L= 100 毫米。共面带状线:Ws(信号线宽) = Wg(地线宽) =0.5 毫米。两条走线之间的距离 d = 0.5 mm。微带线:Ws (信号线宽)= 0.5mm。微带线下方的接地平面宽度为 Wg= 26 mm。介质高度为 h = 1.5mm。铜厚度为 35 微米,FR4 板材料的相对介电常数为εr = 4.7。图二为演示 demo 板: 图二 共面带状线和微带线的测试样板 图三为实际测试布置。测试板上两线路一端接 SMA 50Ω负载。线路另一端的用 1m 长的编织同轴电缆线连接到 Rigol DSA815 频谱分析仪的信号输出口。信号输出口产生在 30-100MHz 的频率范围内 100dbuv(100mv)的信号。两线路中差模电流 Idm=100mV/50Ω=2mA。使用电流探头检测同轴线缆上的共模电流 Icm。电流探头连接到频谱分析仪的输入端,频谱分析仪设置最大保持记录共面带状线和微带线上的共模能量。 图三 共面带状线和微带线共模电流测试布置 现在让我们来看看高频信号电流的环路面积。对于共面带状线,信号电流环路面积近似 L×d = 100 mm×0.5 mm = 50 mm2。微带线的信号回路面积是 L×h = 100mm×1.5mm =150 mm2。在我们的实验演示中,微带线比共面带状线的电流环路面积大 3 倍。在高频(> MHz),信号回流会走路最低阻抗径,也是最小电感的路径,通常这条路径也是最小环路面积的路径。电流会尽可能靠近输出电流的路径返回。在微带线的情况下,大部分返回电流直接在信号线下方的地平面回流。 测试结果和讨论 测量结果如图四。共面带状线比微带线回流环路面积小三倍的情况下,在 30mhz-300mhz 的频率范围内,共面带状线比微带线共模能量还要高,最多高 20db。 图四 测试结果 我们知道地线上共模电压的多少取决于地线的分布电感:Vcm = Idm×2π×f×Lg。可用如下公式近似的计算地线的分布电感: 地线分布电感 Lg(H)与 h(m)成比例,并与 Wg(m)成反比。 微带线配置参数为(h=1.5mm,Wg=26mm),通过公式计算的: 微带线的地线分布电感约为:Lg= 36nH / m。共面带状线配置(d = 0.5 mm,Wg = 0.5 mm),地线分布电感约为:Lg = 300nH / m,共面带状线的地线分布电感将近是微带线的 10 倍。 总结 从实验中我们了解到,虽然微带线的差模电流回路面积是共面带状线的 3 倍,但微带线的共模能量在频率范围内却要低得多(20 dB)。造成这样结果的主要原因是地线的分布电感。微带线的接地平面具有比共面带状线接地走线低得多的分布电感,这样导致微带线地线上的电压会更低,因此共模能量也会更小。 我们可以得出结论, EMC 设计中的一个重点是: 尽量最小化地线(信号回流)的分布电感。 在印刷电路板上如何实现? 1. 缩短接地回路引线长度 2. 信号线靠近接地平面。 3. 增大接地线的宽度或直接使用接地平面。 参考文献: Marcel van Doorn《What is the Most Important EMC Design Guideline?》 |
|
相关推荐
2 个讨论
|
|
只有小组成员才能发言,加入小组>>
4652个成员聚集在这个小组
加入小组17626.6标准中关于CDN的疑问?以及实际钳注入测试中是否需要对AE和EUT同时接CDN?
6927 浏览 1 评论
3728 浏览 2 评论
10385 浏览 1 评论
3898 浏览 4 评论
3601 浏览 0 评论
822浏览 0评论
小黑屋| 手机版| Archiver| 电子发烧友 ( 湘ICP备2023018690号 )
GMT+8, 2024-12-23 12:10 , Processed in 1.241357 second(s), Total 52, Slave 44 queries .
Powered by 电子发烧友网
© 2015 bbs.elecfans.com
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 (电路图) 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证:合字B2-20210191 工商网监 湘ICP备2023018690号