【EMC电磁兼容】02.04——原理图的实战落地细节

原创 于 2021-06-26 23:11:02 发布 · 2k 阅读 · 18 ·
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#新星计划 #EMC #电磁兼容 #原理图设计 #经验落地

本文介绍电磁兼容(EMC)设计中的关键环节，包括元器件选型、芯片电源滤波、时钟电路设计等方面，旨在帮助电子设计师在原理图设计阶段就充分考虑EMC因素。

原理图上的关于EMC的落地体现

一、元器件的选型

​ 原理图最初设计涉及到选型元器件方面：

  • 元器件选型

不仅仅功能需要满足要求，还需要考虑其它细节参数在不同应力下的反应，封装的不同也会产生不同的变化。

  • 元器件替代

常常因为成本原因进行器件替代，除了要考虑功能参数相同时也要考虑系统参数。

二、原理图上的EMC体现在哪里？

​ 按照《电磁兼容设计总体思路》总体思路中的三要素：目标 + 工具 + 方法论

​ 关于产品原理图的电磁兼容的目标是什么呢？是为了在原理设计阶段，运用可靠设计手段进行最优化设计，避免或降低后续出现重大EMC问题的可能性。使用的工具一般就是EDA工具。具体的方法流程如下：

  1. 熟悉原理图的逻辑框图；
  2. 通过框图理解产品原理图模块的构造；
  3. 电磁兼容设计方案落地确认；
  4. 关键电路的电磁兼容方案落地在原理图上的设计体现，此处的设计体现，体现在PCB布局布线阶段的可操作可执行。

说了宏观的方法流程，那么有什么具体的、

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叠加态的猫
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落地体现之布线(二)技巧​ 经验表明，90%的PCB的布线问题是由10%的电路引起的。那么这10%的关键电路是什么呢？怎么来处理呢？关于PCB处理布线技巧该怎么处理呢？可以分为两个层次：优先级方法一、优先级​ 处理布线更加类似一个优先级的问题，即优先处理关键布线。就好像大家开车，救护车等有优先的路权，我们关键信号也有优先的路权，其他不重要的就要给重要的让路。​ 对于EMC发射，最大的问题是具有重复波形的高频数字电路，例如时钟、总线和电源及高噪声、高敏感信号等控制信号。这些信号包含多
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【EMC电磁兼容】02.02——详说EMC设计的三大出发点
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电磁兼容设计总体思路——EMC电磁兼容专栏1.0版小编已经总结了15篇关于电磁兼容认证测试的基础知识，后续就关于设计如何实实在在的落地，包括原理图和PCB及结构上如何设计的技巧及细节落地的2.0篇章开始。先说说总体设计思路，有个简介的公式如下——设计的总体思路= 目标 + 工具 + 方法论设计的目标 ：目标根据产品来确认，一般由需求方提供规格指标，还需要和市场销售人员沟通确认，协助团队整体制定产品的电磁兼容预设要求；工具=测试+仿真分析：我们可以在方案设计阶段进行一些方案的提前验证测试和仿
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【EMC电磁兼容】01.15——电磁兼容设计越早落地越省钱
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​ 了解完一些基础知识和基本理论，那对于设计人员来说，我们最希望的是知识落地，就是如何将电磁兼容理论实际的应用在研发设计的过程中。这是很多人关心的，也是必要的。为了符合成本效益，噪声抑制必须在设计初期考虑。​ 一般来说，电磁兼容的设计实现方法有两种：危机处理方法系统处理方法在危机处理方法中，直到完成功能设计和试制后测试发现电磁兼容问题时再考虑解决，这是大多数普遍的做法，就是出了问题再考虑解决，从严谨的角度来说，这个处理方法是不推荐的。我们需要的是系统的设计处理方法，从设计到测试到生产，随
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【EMC电磁兼容】01.14——近场与远场
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一般来说，电磁能量源为时变的电压源或电流源。因此这些能量源附近的主要场分量为电场E或磁场H。仿真模拟时：电场耦合可通过插入与接收电路并联的噪声电流发生器来模拟；磁场耦合可通过插入与接收电路串联的噪声电压发生器来模拟。近场与远场的区分：近场远场的分界位置为2π分之一波长，对于理想的电偶极子和磁偶极子，小于λ/2π的波长的这个区域称为近场区或感应场区。大于这个界限就是远场，或者是称它为辐射场。远场区中电场强度E和磁场强度H成固定的比例关系377：Z=E/H =>E=377H，称之为远
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【EMC电磁兼容】01.13——窄带与宽带
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窄带与宽带窄带及宽带的定义窄带噪声及宽带噪声窄带及宽带的定义首先我们要知道带宽的含义，即一个频率范围。然后，关于窄带宽带的定义：窄带：被测信号的所有能量都位于RBW（分辨率带宽）内；宽带：被测信号所含能量的频率范围要大于RBW（Resolution Bandwidth）。关于宽带及窄带的读数是与发射测量的类型有关的：窄带读数获取的是单频点的信号或窄频段的信号；宽带读数捕获的是脉冲能量源或频率分布宽的信号。例如对于一个带宽为100kHz的信号，当其位于1MHz时，则认为其为宽带信号
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【EMC电磁兼容】01.12——差模与共模
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差模与共模差模与共模的定义差模辐射与共模辐射展频技术差模与共模的定义了解差模和共模信号有助于理解电磁兼容中脉冲磁路设计的关键。那么先来说说共模信号与差模信号的定义及区别，看下图：差模信号一般多用于差分电路中，两条差分线上电流方向相反，由其中一条差分线传递信号由一端出发到达另一端，另一条则从另一端返回信号到一端。而共模信号传递的信号方向相同，由GND地或参考层进行返回，两条共模线线都是相对GND地或参考层而言的。差模辐射与共模辐射​ 对于电磁兼容来说，我们要尽量减小差模和共模辐射。一般来说，共模
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【EMC电磁兼容】01.11——分贝
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分贝的定义关于分贝,一般EMC测试里，几乎所有的读数都是用分贝。因为从很小到很大的数值范围（如1uW到10kW）都能用分贝很方便的表示。分贝的定义为：dBm或dBmW=10log⁡10测得的功率值单位功率dBm或dBmW = 10\log_{10}\frac{测得的功率值}{单位功率}dBm或dBmW=10log10​单位功率测得的功率值​一般来说，我们测量的系统都是50Ω系统。频谱分析仪使用dBm作为常用单位，而对于大多数的电磁干扰测量读数则是使用dBuV作为单位。那么这就涉及到如何转换了：0
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【EMC电磁兼容】01.10——了解一下天线
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了解一些基本的天线理论对所有的电子工程师都是有帮助的，尤其涉及到电磁兼容EMC的工程师。因为如果一个产品产生辐射或者对电磁能量很敏感，它就有一幅天线。天线是能够有效的向空间某特定方向辐射电磁波或者能够有效的接收空间某特定方向来的的电磁波的装置。关于天线的一个重要特性——互易性。即如果一个结构（天线）辐射性能好，那么它接收能量的性能也好，反之亦然。什么能阻止天线辐射也能阻止天线接收能量。因此，同样的技术可用于解决发射和敏感性问题。偶极子天线是最简单的天线构型之一，通过在两根金属之间施加射频电压（正弦电
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【EMC电磁兼容】01.09——EMC中常用的测量仪器
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电磁干扰(EMI)和电磁敏感度(EMS)测试，需要用到许多电子仪器，例如：频谱分析仪频谱分析仪是一种将电压幅度随频率变化的规律显示出来的仪器，它显示的波形称为频谱。能够精确测量各个频率上的干扰强度，用频谱分析仪可以直接显示出信号的各个频谱分量。EMI接收机（检波器/调谐式测量仪器）EMI接收机/检波器可以对信号进行实时高速FFT（快速傅里叶变化）分析计算，以极快的速度进行电磁骚扰测量。示波器示波器可测量瞬态信号（时域而非频域），当测量高频信号时，应确保示波器带宽一定要大于所测量
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【EMC电磁兼容】01.08——基础术语
05-04 1430
基本术语首先关于电磁兼容EMC主要研究两个问题：电磁干扰抗干扰致力于使在同一电磁环境下工作的各种设备系统能正常工作，互不干扰，达到互相兼容的状态。电磁兼容是电子设备的一项基本电气特性，即设备在其所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中其他设备造成干扰的能力：电子设备不干扰电磁环境（EMI）电磁环境不妨碍电子设备的正常运行（EMS）电子设备不干扰自己（自兼容）术语名词解释电磁环境环境内所有电磁现象总和（场）电磁发射电磁能量的发射（传导+辐射）电
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【EMC电磁兼容】01.07——三种三常识
05-04 1337
基本理论EMC三要素（任何电磁干扰问题都可以用三要素理论进行分析）：骚扰源耦合路径敏感设备干扰（骚扰）源，电磁干扰经过（耦合）路径，干扰到敏感设备。骚扰源将电磁干扰耦合到敏感设备的四种方式：感性耦合（互感）容性耦合（分布电容）辐射耦合（空间电磁波）传导耦合：传导耦合指的是电磁骚扰通过互连线传导到敏感设备，分为3种类型：传导——电阻性直接耦合传导——共电源阻抗耦合传导——共地线阻抗耦合本质上是两种：空间的辐射耦合+导体的传导耦合。解决EMC问题的关键就是可以识别上
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【EMC电磁兼容】01.06——标准测试类目之EMS
05-01 1537
通过《专栏01.05–EMI》介绍了EMI相关的测试，那么下面介绍与EMS相关的测试：ESD静电放电测试测试目的：评估电气电子设备遭受静电放电时的性能。测试方法：直接放电（接触放电与空气放电）、间接放电（耦合板放电）接触放电对可触及的金属部分放电，空气放电对绝缘部分进行。RS射频电磁场辐射抗扰度测试测试目的：主要考察设备对外界电磁场干扰的抗扰能力。测试频率：80M—6GHz试验场强：3V/m、10V/m等测试场地：全波暗室EFT电快速瞬变脉冲群抗扰度测试电感性负载的开关切换通常
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【EMC电磁兼容】01.05——标准测试类目之EMI
04-26 1917
标准测试类目之EMIRE辐射发射测试CE传导测试Harmonic谐波电流测试Flicker电压变化与闪烁测试一般电子产品的电磁兼容测试项如下图所示：小小编先讲讲EMI相关的测试介绍：RE辐射发射测试测试目的：验证产品的电磁辐射是否满足标准要求测试场地：开阔室外场地或半电波暗室测试原理：天线将EUT（被测设备）发射的噪声传递给接收机，通过图表方式显示出来。天线接受到的信号将是直射路径和反射路径信号的总和。CE传导测试测试目的：确保EUT（被测设备）通过电源线、信号线等传导到公用电网的干扰信
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【EMC电磁兼容】01.04 ——认证测试的计划是什么？
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我们在进行测试计划以及准备实验时，也需要有一定流程（流程化可以帮助我们梳理逻辑，更有效的推荐项目的认证）：第一步：明确产品应用的电磁环境；例如知道产品的应用场景，所销售的区域市场，室内还是户外，属于工业类还是消费类等。第二步：确认产品电磁认证管制机构和机构的要求及方式；第三步：确认产品认证类别选择标准；第四步：制定具体详实的认证流程和计划；流程计划一般如下：公司直接申请认证或是委托第三方认证；认证测试申请：测试产品的准备投递、测试时间、周期、费用、报告、测试过程中问题的处理等
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