開發(fā)中常遇電磁干擾問題及解決辦法
2018-10-31 來自: 上海海悅電子科技有限公司 瀏覽次數(shù):437
上海海悅電子科技有限公司成立于2006年,公司自成立至今一直專注于安規(guī)與電磁兼容試驗設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,公司的主要人員具有近20年的從業(yè)經(jīng)歷,有著豐富的實踐經(jīng)驗,已經(jīng)成功給多家大型認證實驗室提供過測試設(shè)備的規(guī)劃以及相應試驗設(shè)備供應,公司自行生產(chǎn)數(shù)百種各類安規(guī)設(shè)備、試驗儀器,并承接非標定制試驗設(shè)備。
公司同時代理銷售國內(nèi)外多家的安規(guī)設(shè)備廠商產(chǎn)品,包括:美國COMPWEST、意大利ATS、美國ED&D、臺灣鯨揚、日本SOKEN、日本KIKUSUI、日本YOGOGAWA、臺灣艾普斯、日本SOKEN、日本ESPEC等等。
公司在電磁兼容領(lǐng)域提供完整的EMI與EMS設(shè)備,代理供應包括歐洲EM-TEST、意大利AFJ、德國FRANKONIA、瑞士EMC-PARTNER、日本MORITA等眾多廠家產(chǎn)品,同時公司也是北京科環(huán)在華東區(qū)銷售網(wǎng)點。
完善客戶的試驗裝備、提升客戶的測試水平、增加客戶的滿意度是我們的努力目標。相信藉由高品質(zhì)的試驗設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)服務,海悅會是您zui佳的合作伙伴!
一般電子產(chǎn)品都zui容易出的問題有:RE--輻射,CE--傳導,ESD--靜電。
通訊類電子產(chǎn)品不光包括以上三項:RE,CE,ESD,還有Surge--浪涌(雷擊,打雷)
醫(yī)療器械zui容易出現(xiàn)的問題是:ESD--靜電,EFT--瞬態(tài)脈沖抗干擾,CS--傳導抗干擾,RS--輻射抗干擾。
針對于北方干燥地區(qū),產(chǎn)品的ESD--靜電要求要很高。
針對于像四川和一些西南多雷地區(qū),EFT防雷要求要很高。
如何提高電子產(chǎn)品的抗干擾能力和電磁兼容性:
1、下面的一些系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾:
(1)微控制器時鐘頻率特別高,總線周期特別快的系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)含有大功率,大電流驅(qū)動電路,如產(chǎn)生火花的繼電器,大電流開關(guān)等。
(3)含微弱模擬信號電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。
2、為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施:
(1)選用頻率低的微控制器:
選用外時鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波,方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度,比基波小,但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源,微控制器產(chǎn)生的zui有影響的高頻噪聲大約是時鐘頻率的3倍。
(2)減小信號傳輸中的畸變
微控制器主要采用高速CMOS技術(shù)制造。信號輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右,輸入電容10PF左右,輸入阻抗相當高,高速CMOS電路的輸出端都有相當?shù)膸лd能力,即相當大的輸出值,將一個門的輸出端通過一段很長線引到輸入阻抗相當高的輸入端,反射問題就很嚴重,它會引起信號畸變,增加系統(tǒng)噪聲。當Tpd>Tr時,就成了一個傳輸線問題,必須考慮信號反射,阻抗匹配等問題。
信號在印制板上的延遲時間與引線的特性阻抗有關(guān),即與印制線路板材料的介電常數(shù)有關(guān)??梢源致缘卣J為,信號在印制板引線的傳輸速度,約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中常用邏輯電話元件的Tr(標準延遲時間)為3到18ns之間。
在印制線路板上,信號通過一個7W的電阻和一段25cm長的引線,線上延遲時間大致在4~20ns之間。也就是說,信號在印刷線路上的引線越短越好,zui長不宜超過25cm。而且過孔數(shù)目也應盡量少,zui好不多于2個。
當信號的上升時間快于信號延遲時間,就要按照快電子學處理。此時要考慮傳輸線的阻抗匹配,對于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號傳輸,要避免出現(xiàn)Td>Trd的情況,印刷線路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。
用以下結(jié)論歸納印刷線路板設(shè)計的一個規(guī)則:信號在印刷板上傳輸,其延遲時間不應大于所用器件的標稱延遲時間。
(3)減小信號線間的交叉干擾:
A點一個上升時間為Tr的階躍信號通過引線AB傳向B端。信號在AB線上的延遲時間是Td。在D點,由于A點信號的向前傳輸,到達B點后的信號反射和AB線的延遲,Td時間以后會感應出一個寬度為Tr的頁脈沖信號。在C點,由于AB上信號的傳輸與反射,會感應出一個寬度為信號在AB線上的延遲時間的兩倍,即2Td的正脈沖信號。這就是信號間的交叉干擾。干擾信號的強度與C點信號的di/at有關(guān),與線間距離有關(guān)。當兩信號線不是很長時,AB上看到的實際是兩個脈沖的迭加。
CMOS工藝制造的微控制由輸入阻抗高,噪聲高,噪聲容限也很高,數(shù)字電路是迭加100~200mv噪聲并不影響其工作。若圖中AB線是一模擬信號,這種干擾就變?yōu)椴荒苋萑?。如印刷線路板為四層板,其中有一層是大面積的地,或雙面板,信號線的反面是大面積的地時,這種信號間的交叉干擾就會變小。原因是,大面積的地減小了信號線的特性阻抗,信號在D端的反射大為減小。特性阻抗與信號線到地間的介質(zhì)的介電常數(shù)的平方成反比,與介質(zhì)厚度的自然對數(shù)成正比。若AB線為一模擬信號,要避免數(shù)字電路信號線CD對AB的干擾,AB線下方要有大面積的地,AB線到CD線的距離要大于AB線與地距離的2~3倍??捎镁植科帘蔚兀谟幸Y(jié)的一面引線左右兩側(cè)布以地線。
(4)減小來自電源的噪聲
電源在向系統(tǒng)提供能源的同時,也將其噪聲加到所供電的電源上。電路中微控制器的復位線,中斷線,以及其它一些控制線zui容易受外界噪聲的干擾。電網(wǎng)上的強干擾通過電源進入電路,即使電池供電的系統(tǒng),電池本身也有高頻噪聲。模擬電路中的模擬信號更經(jīng)受不住來自電源的干擾。
(5)注意印刷線板與元器件的高頻特性
在高頻情況下,印刷線路板上的引線,過孔,電阻、電容、接插件的分布電感與電容等不可忽略。電容的分布電感不可忽略,電感的分布電容不可忽略。電阻產(chǎn)生對高頻信號的反射,引線的分布電容會起作用,當長度大于噪聲頻率相應波長的1/20時,就產(chǎn)生天線效應,噪聲通過引線向外發(fā)射。
印刷線路板的過孔大約引起0.6pf的電容。
一個集成電路本身的封裝材料引入2~6pf電容。
一個線路板上的接插件,有520nH的分布電感。一個雙列直扦的24引腳集成電路扦座,引入4~18nH的分布電感。
這些小的分布參數(shù)對于這行較低頻率下的微控制器系統(tǒng)中是可以忽略不計的;而對于高速系統(tǒng)必須予以特別注意。
(6)元件布置要合理分區(qū)