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欢迎各位同学

回到电磁兼容的课堂

我们接着讲第22讲

连接部件及电源线的干扰抑制

I/O接口及连接器

用作输入 输出 输送电能 结构连接

I/O电路导致的电磁兼容问题

甚至比时钟电路还要严重

电子设备的电子辐射

大多数经I/O接口及连接器引入内部

如共模辐射到I/O设备

电源板的噪声耦合到I/O电路和电缆中

时钟信号耦合到I/O电缆

射频能量经电缆屏蔽进入设备

在I/O接口设计中

我们应该进行功能子区的划分

通过分格 设护沟 建围墙

搭桥 加连接器

以及采用20-H和3-W等法则

来实现它的功能分区

所谓的护沟

就是去掉印制电路板上的部分铜线而形成的

在I/O电路的总体布局方面

要考虑三方面的问题

一个是功能子系统分区和布局

子系统接地系统和电源系统

用于公共地和电源实现理想的连接

作为系统零为基准

它区别于印制电路板上的接地平面

其次是宁静区电路的布局

宁静区指物理上使数字电路

模拟电路的电源和接地平面实现分割的部分

第三是减小内部辐射噪声耦合的设计

在不同功能之区间建围墙

在PCB板上建金属围板

或者设置屏蔽罩

通过分隔和分区

物理上让元件 电源 功能器件

功能区和子区进行分隔

隔离区之间用隔离变压器

光电隔离器

共模数据线滤波器等来进行跨越

如采用接地线

用铁氧体跨接供电

电容器跨接流通射频电流

另外采用单点法实现分隔区的连接

I/O区域的地与电路地之间

通过桥来进行连接

在设置护沟时

如果护沟开设不当

会导致高频信号的电流回路的失控

如这个图所示

本来我们需要高频电流走桥上通过

但是它结果会从下部分返流回去

另外I/O接口也可以选用电容型

和电感型的连接器件

来实现滤波的目的

对于连接器的设计来说

可以在连接器数据线与地之间

增加滤波电容或旁路电容

如果旁路电容置于I/O连接器侧

可以作为骚扰噪声电流的滤波元件

滤除辐射电磁波

如果置于数据线滤波器输入侧

则可以滤除向外辐射的电磁噪声

防护静电放电的影响

另外我们还要注意连接电缆的处理

如这是一个扁平电缆的不同的接地方式

对于扁平电缆来说

它的时钟线和信号线应该靠近它的地线布置

下面介绍一下地线和电源线的干扰以及抑制

这个图给出了一个典型的门电路输出级

也就是图腾柱输出的电路图

当它的输出为高时

Q3导通

Q4截止

输出为低时

Q3截止

Q4导通

这两种状态都在电源与地之间形成了高阻抗

限制了电源的电流

当它输出一个方波时

我们可以看出在上升沿和下降沿部分

在电源侧和地线上面

都产生了一个瞬态的电压和瞬态的电流

地线上的这些干扰

不仅会引起电路的误操作

还会造成传导和辐射发射

为了减少这些干扰

应尽量减小地线的阻抗

另外我们要采用网格化的地线布置

在每个芯片的附近都应该有地线

往往每隔1~1.5厘米

布置一根地线就能达到这样一个要求

这个表给出了地线

网格抑制地线噪声的效果

逻辑门的输出状态发生变化时

电源线上会有电流突变

由于电源线的电感效应

会在电源线上产生噪声电压

对其它共用电源的电路产生干扰

并且会产生辐射

这样的话

我们应该在逻辑器件附近增加一个储能电容

正常时它储存能量

当逻辑器件动作时

它需要高电流时

电容器放电来提供损失大电流

这样就不需要从电源侧来传输这样一个大电流

在传输过程中会导致各种辐射的问题

另外我们可以在电源侧增加铁氧体

用铁氧体来增加电源端的阻抗

也可以将与电源相连的线

用细线来增加电源端的阻抗

这样的话就可以抑制高频的骚扰

从电源流向设备内部

以上就是这一讲的内容

谢谢各位同学