pcb上信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜

1、提要提要本文主要討論高速數(shù)合邏輯電路中，信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜。作者提供一個(gè)模型，其總頻譜由兩個(gè)環(huán)路的諧振，即“信號(hào)環(huán)路”和與基本門電路相關(guān)的“旁通環(huán)路”控制。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介在數(shù)字電子設(shè)備中，PCB板上的元件安裝密度越來(lái)越高，快速邏輯器件的使用極為頻繁。因此，電磁干擾就成為一個(gè)極其嚴(yán)重的問(wèn)題。許多工程技術(shù)人員正著手處理這個(gè)十分棘手的問(wèn)題。如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就考慮EMI問(wèn)題，那么就會(huì)使設(shè)計(jì)人員省下不少精力，從而進(jìn)行更加具有創(chuàng)造性工作的研究。在設(shè)計(jì)階

2、段找到一條解決EMI問(wèn)題的途徑，這正是本文研究的目的所在。在電磁兼容問(wèn)題中有兩個(gè)主題。一個(gè)是電磁發(fā)射問(wèn)題，另一個(gè)是電磁抗擾性問(wèn)題。本文討論的是數(shù)字PCB板上的電磁發(fā)射。有許多辦法用來(lái)預(yù)測(cè)PCB板的電磁發(fā)射。其大多數(shù)首先是建立足夠精確的數(shù)字邏輯電路的等效模型，然后通過(guò)大量分析和仿真嚴(yán)格計(jì)算PCB上的所有電壓或電流波形。這些辦法都相當(dāng)花費(fèi)時(shí)間。如果電磁發(fā)射可由幾個(gè)截然不同的參數(shù)加以特性化，那么就可很容易地進(jìn)行預(yù)測(cè)，電磁頻譜的包絡(luò)線由數(shù)字電路

3、的諧振決定。本文目的就在于詳細(xì)探究這些參數(shù)，以確定PCB板上上信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜。如圖1所示，PCB板上，可以流動(dòng)兩種瞬態(tài)環(huán)路電流，兩個(gè)環(huán)路電流都可引起電磁波輻射。一個(gè)是IC芯片與其解耦電容組成的環(huán)路中流動(dòng)的電流，作者稱之為“旁路回路”。另一個(gè)是包括信號(hào)線的回路中流動(dòng)的充電放電電流。作者稱之為“信號(hào)回路”。這與后者引起的電磁發(fā)射的預(yù)測(cè)值有關(guān)圖1PCB上的電流環(huán)路近場(chǎng)近場(chǎng)EMIEMI的測(cè)量的測(cè)量電磁場(chǎng)的特性取決于與源點(diǎn)的距離。在靠近源點(diǎn)

4、處，場(chǎng)強(qiáng)與源電流成正比而與頻率無(wú)關(guān)。另一方面，在源的遠(yuǎn)處點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)與頻率成正比。作者在PCB上50mm處放置一直徑19.4mm的小環(huán)形天線，通過(guò)測(cè)量其感應(yīng)電壓從而求得“近場(chǎng)EMI”的值，測(cè)量中的頻率掃描范圍高達(dá)500MHz。本文中，我們將討論小環(huán)路天線中感應(yīng)噪聲電壓的頻譜，因?yàn)槭褂玫沫h(huán)形天線的敏感性，電壓與頻率成正比。所以，感應(yīng)電壓的頻譜包絡(luò)線與遠(yuǎn)場(chǎng)頻譜相似。數(shù)字信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜由線譜組成。本文中，我們將討論僅考慮電磁噪聲最壞情況下的

5、頻譜包絡(luò)以及對(duì)電路參數(shù)發(fā)生微小變化很敏感的裝置的頻譜包絡(luò)。電感，RL是負(fù)載電阻。信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜本節(jié)中，基于前面所述的兩個(gè)諧振環(huán)路的信號(hào)線中的電磁發(fā)射頻譜將予以討論。負(fù)載電容依從關(guān)系負(fù)載電容依從關(guān)系本小節(jié)旨在說(shuō)明在信號(hào)線的電磁發(fā)射頻譜方面，有兩個(gè)與上述兩個(gè)諧振回路相關(guān)的峰值。圖3由負(fù)載電容決定的頻譜圖3是不同CL時(shí)的頻譜曲線。圖3（a）是100mm的信號(hào)線所產(chǎn)生的電磁發(fā)射頻譜。圖3（b）是將其視為圖3（a）的“副