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设 计 策 略在 EMC 测 试 中 , 大 面 积 的 近 场 强 度 高 也 代 表 着 传导 和 辐 射 发 射 强 , 及 较 差 的 传 导 抗 扰 度 和 辐 射 抗 扰 度 。在 现 实 中 , 大 面 积 的 近 场 强 度 高 意 味 着 客 户 满 意 度低 ( 因 为 卖 顾 客 喜 爱 的 产 品 更 简 单 容 易 , 但 销 售 成 本 却会 增 加 ), 并 且 保 修 成 本 更 高 。 这 些 都 会 降 低 盈 利 。从 第 2 章 到 7 章 所 讨 论 的 物 理 定 律 来 看 :• 所 有 电 流 ( 包 括 DM 和 CM“ 噪 音 ” 电 流 ) 都 沿闭 合 电 路 流 动• 电 流 回 路 形 状 和 面 积 控 制 着 场 的 分 布• 电 流 会 “ 偏 爱 ” 阻 抗 最 低 的 回 路 —— 因 此 场 分 布最 小 , 并 且 有 良 好 的 内 外 部 EMC。所 以 我 们 可 以 知 道 如 何 对 电 路 设 计 和 PCB 布 局 做 一系 列 改 进 , 努 力 减 少 DM 和 CM 电 流 的 区 域 面 积 , 使 得它 们 产 生 的 近 场 更 小 。8.2 改 进 #1: 建 立 一 个 射 频 参 照我 们 用 单 个 PCB 板 来 代 替 多 个 PCB 板 , 且 单 个PCB 板 具 有 一 个 横 跨 整 个 区 域 的 公 共 导 体 ( 几 乎 总 是0V), 我 们 把 该 公 共 导 体 称 为 射 频 参 照 。 你 可 以 为 它 选择 一 个 你 自 己 的 名 字 , 只 要 不 是 “ 地 ” 就 行 。PCB 中 的 射 频 参 照 是 一 个 固 体 的 , 连 续 的 , 铜 平面 , 它 位 于 底 部 —— 完 善 地 远 隔 —— 所 有 设 备 , 元 件 ,导 线 和 电 源 层 区 域 。应 该 不 会 有 导 线 “ 溜 进 ” 这 个 平 面 层 , 在 该 平 面 出现 的 任 何 缺 口 一 定 都 是 无 法 避 免 且 尽 可 能 小 。手 机 设 计 者 发 现 贴 近 2 瓦 特 超 高 频 或 微 波 射 频 发 射机 , 扩 音 器 和 微 处 理 器 的 产 品 即 使 过 孔 周 围 的 空 隙 也 过多 地 增 加 了 射 频 参 照 面 的 阻 抗 , 因 此 他 们 采 用 了 先 进 的微 过 孔 PCB 制 造 工 艺 ( 称 为 “ 高 密 度 连 接 ” 或 HDI, 或者 叫 “ 积 层 ”), 该 工 艺 能 够 提 供 100% 的 固 体 铜 射 频 参照 面 。一 个 射 频 参 照 可 以 有 非 常 低 的 阻 抗 (Z), 它 的 值 取决 于 设 备 和 需 要 满 足 的 EMC 规 范 要 求 —— 但 必 须 使 其值 在 全 频 段 远 小 于 1Ω, 以 免 引 起 / 遭 受 电 磁 干 扰 问 题 。“ 必 须 控 制 好 频 率 范 围 以 免 引 起 / 遭 受 电 磁 干 扰 问题 ” 是 指 在 PCB 设 备 里 产 生 的 所 有 DM 频 率 , 及 在 工作 环 境 和 / 或 抗 扰 度 测 试 标 准 里 的 所 有 频 率 ( 如 果 他 们需 要 一 个 更 高 频 率 范 围 的 抗 扰 度 )。设 计 一 个 盈 利 的 产 品 是 在 满 足 客 户 的 同 时 以 一 个 整体 利 润 来 销 售 产 品 , 并 且 要 满 足 客 户 更 多 的 EMI 要 求 ,而 不 仅 仅 是 通 过 EMC 测 试 标 准 的 最 低 要 求 。建 立 射 频 参 照 很 自 然 地 就 为 所 有 可 能 的 能 量 / 信 号/ 噪 声 电 流 , 以 及 PCB 上 的 CM 噪 声 电 流 提 供 了 一 个 低阻 抗 ( 高 导 纳 ) 的 回 流 路 径 。 由 于 它 非 常 贴 近 PCB 的 元件 , 设 备 和 导 线 , 所 以 这 些 电 流 回 路 区 域 都 很 小 —— 这正 是 我 们 所 需 要 的 良 好 的 SI,PI 和 EMC。意 识 到 没 有 必 要 “ 强 迫 ” 回 路 电 流 沿 射 频 参 照 面 流动 , 从 而 使 电 场 和 磁 场 发 射 最 小 这 点 至 关 重 要 —— 我 们只 需 要 提 供 一 个 射 频 参 照 面 , 随 即 它 们 将 会 自 然 而 然 地“ 选 择 ” 沿 它 流 动 而 不 是 其 他 地 方 !( 见 图 7 和 8)。 射频 参 照 面 最 适 用 于 一 些 低 剖 面 元 件 , 所 以 我 们 可 以 用 一些 离 PCB 和 射 频 参 照 面 极 近 的 元 件 代 替 那 些 离 参 考 面 高的 元 件 。在 PCB 中 建 立 有 效 的 低 阻 抗 射 频 参 照 面 , 详 情 请 见[7] 中 7.4,[12] 中 的 3 和 4,[10] 中 11.2.2。8.3 改 进 #2: 直 流 源 的 去 耦我 们 在 直 流 电 源 导 线 和 射 频 参 照 面 间 设 计 去 耦 以实 现 低 阻 抗 , 它 的 值 ( 对 于 8.1) 由 设 备 和 需 要 满 足 的EMC 规 范 决 定 —— 但 一 定 要 使 其 在 全 频 段 远 小 于 1Ω,以 免 引 起 / 遭 受 电 磁 干 扰 问 题 。这 就 允 许 在 电 源 导 线 间 的 DM 波 动 电 流 沿 更 小 的 回路 流 动 , 并 且 离 设 备 非 常 近 —— 它 们 “ 选 择 ” 了 自 己 的方 向 , 而 不 是 在 射 频 参 照 面 内 大 范 围 流 动 —— 由 此 产 生更 小 范 围 的 DM 近 场 , 并 且 引 起 的 CM 噪 声 发 射 比 大 面积 引 起 的 发 射 少 。PC 主 板 目 前 要 实 现 频 率 远 大 于 1GHz 时 电 源 阻 抗 远低 于 0.25mΩ。 这 是 不 可 能 通 过 廉 价 的 去 耦 电 容 实 现 的 ,因 为 300MHz 以 上 超 出 了 它 们 自 身 的 谐 振 频 率 因 此 呈 现感 性 —— 它 们 的 阻 抗 随 着 频 率 升 高 —— 所 以 阻 抗 不 可 能很 低 。然 而 , 由 于 在 PCB 里 有 一 个 射 频 参 照 面 , 我 们 便 可以 在 PCB 的 玻 璃 纤 维 介 质 里 , 将 它 和 相 邻 的 电 源 层 配 对来 提 供 分 散 式 的 去 耦 电 容 , 这 能 在 数 GHz 以 上 都 维 持 一个 非 常 低 的 阻 抗 。如 何 在 PCB 里 进 行 有 效 的 去 耦 , 相 关 细 节 见 [7] 中的 7.5,[12] 中 的 5 和 [10] 中 的 12.1.3。8.2 改 进 #3: 滤 波 电 缆对 于 射 频 参 照 面 内 所 有 与 外 部 导 体 有 连 接 的 走 线 ,36 www.InterferenceTechnology.com