經(jīng)常有很多人會問EMC相關(guān)的問題,比如怎么設(shè)計(jì)才能避免EMC的問題。首先這是一個(gè)系統(tǒng)性的問題,不是那么好回答,尤其是對于聚焦在高速信號這個(gè)領(lǐng)域而非EMC專長的高速先生們來說,其實(shí)也只能回答個(gè)大概,實(shí)話實(shí)說,在EMC領(lǐng)域我們也還在不斷的學(xué)習(xí)中,所以這篇文章也只是基于我們對EMC的一些認(rèn)識,從PCB設(shè)計(jì)中如何去盡量的避免問題的發(fā)生,其中說得不到位的也請大家批評指正。
在文章的開篇就說過,EMC和SI、PI息息相關(guān),很多時(shí)候我們會告訴大家,我們沒法進(jìn)行EMC仿真,但我們會從板級來盡量避免一些EMC問題的發(fā)生,說白了其實(shí)就是盡量保證SI及PI的性能(這是我們的專長),從源頭上來避免EMC問題。
首先,關(guān)于信號完整性與EMC的關(guān)系之前有了解過不少的文章闡述了一些道理,今天我們再來簡單的總結(jié)下,SI關(guān)注的過沖、反射及串?dāng)_,其實(shí)就和EMC有直接的關(guān)系。信號由于阻抗匹配不好,會發(fā)生各種反射,反射比較大就會有較大的過沖,那么這個(gè)過沖的幅值除了對器件的使用壽命有影響外,還會影響到輻射,因?yàn)樗禽椛涞膩碓?,所以在PCB設(shè)計(jì)上對一些關(guān)鍵信號就需要盡量控制阻抗,做到阻抗匹配,可能的情況下還需要通過一定的外部端接來達(dá)到匹配,在拓?fù)浜投私酉盗欣锩嬉呀?jīng)講過各種端接方法了;此外還需要關(guān)注信號跨分割的問題,信號跨分割除了阻抗問題外,其實(shí)還有就是信號回流問題,說到信號回流,很多人就會想到EMI的問題,對了,信號回流路徑變大也是會產(chǎn)生EMI問題的;再有就是串?dāng)_,串?dāng)_就是信號之間的相互耦合,很多人可能會直接把它和EMI等同,避免串?dāng)_就需要盡量加大信號之間的間距,尤其是微帶線,另外還需要考慮雙帶狀線之間的串?dāng)_,盡量避免上下層平行走線過長;還有一些諸如板邊走線,沿分割走線等,其實(shí)這些都是些老生常談的話題,但知易行難,如果在設(shè)計(jì)中有一定的SI知識并且從SI的角度來進(jìn)行設(shè)計(jì),那么很多EMC相關(guān)的問題其實(shí)是可以避免的。
其次從PI的角度考慮也是避免EMC問題的一個(gè)關(guān)鍵,把電源設(shè)計(jì)好,你的產(chǎn)品也可以說就成功了一半。在電源完整性里面我們會考慮電源平面阻抗,其中就會綜合評估電源的各種電容匹配是否合理,進(jìn)而從整個(gè)頻段來保證電源網(wǎng)絡(luò)有一條低阻抗的通道,如果某頻段內(nèi)阻抗超標(biāo),在相應(yīng)頻段就會出現(xiàn)較高的噪聲,此時(shí)EMI問題就有可能會被激發(fā),所以我們就會采用相應(yīng)頻段的電容來濾除這些噪聲,前面的文章里我們的小劉有講到EMC與電容,其實(shí)講的就是這個(gè),后續(xù)我們還有更多PI相關(guān)的專題,所以關(guān)于EMC與PI的話題我們在此就不涉及太多了。
另外就是從疊層、地和濾波的角度來避免EMC問題的發(fā)生。疊層其實(shí)就是提供一個(gè)最基本的信號框架,在這個(gè)框架內(nèi)需要滿足信號及電源完整性的各種質(zhì)量要求,當(dāng)然還要能保證可以加工,接下來就有疊層的專題;地的話題我們在上一篇文章里面只是很膚淺的重新認(rèn)識了一下,關(guān)鍵就是我們需要分信號來保證信號的回流和參考,另外就是各種地的分割,最終怎么把分割的地通過什么方式來連接,這個(gè)在EMC或者PCB設(shè)計(jì)中是需要注意的,但也是最復(fù)雜的。還有就是濾波,常見的有低通、高通、帶通、帶阻等濾波方式,這些需要根據(jù)不同的需求采用不同的濾波,另外還有不用的
濾波器件如饋通濾波器,L型濾波器,Pai型濾波器,T型濾波器,共模濾波器等,采用不同的濾波器件在硬件原理設(shè)計(jì)的時(shí)候有不同的考量。
最后就是屏蔽隔離了,因?yàn)楹芏鄷r(shí)候芯片本身的輻射就很大,芯片的輻射是沒法從板級上來消除的,除了采購輻射小的芯片或者要求芯片廠商來保證外,很多時(shí)候就需要用屏蔽罩來隔離了,如大家經(jīng)??吹绞謾C(jī)上面各大模塊都是用一個(gè)一個(gè)的鐵盒子把芯片包起來,這個(gè)鐵盒子很多時(shí)候不是為了保密需求的(一部分不排除哈),其實(shí)很大一部分原因就是屏蔽及隔離EMI的,這個(gè)就是基于EMC的考量。因?yàn)槲覀兪謾C(jī)上的芯片很多都是射頻信號,一方面它很容易干擾其他信號,另一方面它又很容易被別人干擾,所以這個(gè)時(shí)候就用一個(gè)個(gè)的鐵盒子把他們屏蔽隔離起來,就好像把一些好事份子都單獨(dú)關(guān)起來,大家各玩各的互不影響,這樣也就相安無事了。
前面泛泛說了一大堆,無非也就是通過源頭來盡量避免輻射及EMC問題的發(fā)生,因?yàn)槲覀兌贾酪霃氐捉鉀Q問題,就需要從問題的根源出發(fā),而不是頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,EMC問題也是一樣的,引起EMC的問題是復(fù)雜的,這就需要我們知道問題的源頭在哪里,最后對癥下藥。