電磁兼容的PCB設計(四)

磁通和磁通對消

磁通的產生

原由:電流流過阻抗就產生了固定數值或變化的磁通

阻抗存在於:

  • 印製線條
  • 元件引線
  • 跳線或類似結構中

麥克斯韋方程中所描述的,在PCB中有磁通產生,就會呈現出各種傳輸途徑傳送RF能量。

通量對消與通量最小化

通量對消和通量最小化是專業術語,爲的是在PCB中消除RF能量,日常使用通量對消對他們進行代替描述。迴歸到基本,磁通總是在傳輸線中傳播的,那可以在腦海中想象一個模型,有點抽象,RF的產生是由於通電的閉合環路,那將RRF迴流路徑平行靠近其相反的流出線條,那麼迴流路徑上的磁通於源路徑上的磁通,方向是相反的,這樣的話就是兩個相反的磁場進行疊加,那麼久可以起到對消的效果。(如果兩個磁場的大小相等的情況下,可以完全消除,但實際上是不可能的。)
實際上EMI也只能是儘可能的減少,因爲只要通電,就會產生磁場,沒有人能保證各處的電流都是理想狀態,得到的磁場是大小相等,方向相反的理想狀態,不管我們的PCB設計和線條的布放設計得多麼好,也一樣。

通量對消技術

關於通量對消的相關技術點,列舉如下:

  • 在多層PCB中的情形,可以採用恰當的疊層安排和阻抗控制以便產生一個RF迴流像電流或迴流的地迴路。
  • 將時鐘線條布放在靠近RF迴流路徑、接地平板(只有多層板有效)、地網絡或接地保護線路。
  • 將元件塑料封裝內產生的磁通引導到0V參考系統,這樣可以減少元件輻射。
  • 通過降低時鐘或頻率振盪電路產生的RF驅動電壓來減弱線條中的RF電流。

線路拓撲結構

  • 微帶線
    特點:微帶線對PCB上產生的RF能量抑制能力最小。
    用處:快速時鐘和邏輯信號的傳播採用微帶線結構。
    要求:快速信號要求小電容耦合和低的源到負載的傳輸延時時間。d

當兩個實體金屬平面間的耦合電容較小時,信號就傳播得快些。當使用微帶線時,線條位於PCB外層,由於沒有頂層和底層電路層的防護作用(法拉第屏蔽),將會向環境輻射RF能量。

  • 帶狀線

特點:加強了抗RF輻射發射噪聲的特性,但相應的代價是減緩了傳播速度。

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