- 發(fā)布時間：2022/1/14 來源：深圳市銓祺科技有限公司
微帶線電磁場輻射模型
走在PCB最外層的銅質(zhì)信號傳輸線又稱為微帶線，因為走線裸露在PCB最外層，上面沒有金屬介質(zhì)遮蔽，所以當(dāng)通電以后電流及電壓在走線上快速流動所形成的電場及磁場會直接輻射出來。
與走線平行的輻射場為磁場（Magnetic Field)
與走線垂直的輻射場為電場（Electric Field)
PCB低電磁波輻射布線原則
布線寬度：地線>電源線>信號線
從低電磁波輻射設(shè)計的觀點來考量布線的原則，一般而言設(shè)計者必須讓整塊PCB處于一個高頻低阻抗的理想狀態(tài)，而布線的寬度越寬，高頻的阻抗會越低，所以PCB的地面積越大則高頻阻抗與感抗都會越低。
電源線:在考慮安全狀況下，電源線盡可能靠近地線，以增加兩線之間的電容性，藉此可降低兩線之間的對地阻抗，減小差模輻射的環(huán)路面積，也有助于減小電路的串音干擾。
上圖可看作為一個電容，電源層和地層是電容的2個極板。極板的距離越近，電容越大則阻抗越低，如此可以減低EMI Noise。
傳輸線理想阻抗Z0
如果有一種傳輸線可以讓信號傳輸損失最小，功率傳輸效益最大，那種傳輸媒體就必須具備最理想的傳輸阻抗Z0，來實現(xiàn)這樣理想的傳輸特性。
由下圖得知傳輸線的信號傳輸損失最小的理想阻抗約為77Ω，功率傳輸效益最大的理想阻抗約為30Ω，兩者并沒有交集點，因此只好將兩者相加除以2取其平均近似值50Ω做為Z0.
理想的傳輸線沒有反射，沒有雜訊。
如何使走線實現(xiàn)理想的50Ω傳輸阻抗特性，由下圖得知，如果把一條銅線走在RF4的PCB板材上，則線寬（W)比線至最近參考面的距離(d)為2:1的比例時，此時這條走線便具有最接近理想的50Ω（Z0)傳輸阻抗特性。
電場（電容性）耦合感應(yīng)
電容性耦合（dv/dt):兩導(dǎo)線以上下正交方式耦合面積最小。由線與線（同層或不同層）間所引起的串音等耦合效應(yīng)均會形成差模干擾。
電場（電容性）耦合感應(yīng)：差模干擾效應(yīng)
（I:布線電流 A:布線（交錯/疊合）面積 L:布線長長 f:信號工作頻率 D:線間距離）
以上微帶線模型案例純屬線與線之間的耦合所引發(fā)的差模雜訊場效應(yīng)皆不考慮回返電流路徑面積的考量。
2平行微帶線的電場耦合模擬模型
依據(jù)3W的設(shè)計理論推導(dǎo)，兩條平行線的線距剛好大于或等于兩倍線寬的時候，這兩條平行線所輻射的電磁場不會互相耦合。
在布線的原則中，兩條平行線的串音耦合結(jié)果會導(dǎo)致線對線的差勁雜訊輻射是最嚴(yán)重的.
下圖所示的IC輸入輸出端的導(dǎo)線上下層完全重疊且平行，對電磁波輻射而言是最差的狀態(tài)。
網(wǎng)格狀地線對電磁輻射的影響
采用柵極格狀接地，對電磁波沒有遮蔽性，內(nèi)層傳輸線的電磁波會直接從非金屬介質(zhì)的空隙穿透，故以低輻射的PCB Layout設(shè)計而言，不建議使用網(wǎng)絡(luò)狀接地。
可避免大面積銅箔面積因長期受熱發(fā)生的膨脹與脫落利于排除銅箔與基板黏合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。
磁場（電感性）耦合感應(yīng)
電感性耦合(di/dt)以多層板堆疊方式(Multilayer stack-up)降低磁通量
磁通量：由電子流的原子核運(yùn)動產(chǎn)生的微小電流所形成。
共模干擾（場效應(yīng)強(qiáng)度）
(I: 回路電流 A:回路面積 f:工作頻率 D:回路距離）
帶線(strip Line)場模型
內(nèi)層帶線場形會被外層GND層覆蓋無法穿透而受到壓迫變形結(jié)果使外層場輻射變小。
所以從低電磁波輻射設(shè)計的觀點來進(jìn)行Layout的設(shè)計應(yīng)盡可能的將時鐘信號線及高速的數(shù)位匯流排線及蛇線等高輻射的走線，走在內(nèi)層以降低走的線在表層的輻射。
接地與電源平面分割的方法
以產(chǎn)品良好EMC設(shè)計觀點而言，電源輸入端位置最好安排在產(chǎn)品的四個角落，盡量避免置放在產(chǎn)品中間位置，并且將電源走線以樹枝狀分散分布于PCB上。
如果產(chǎn)品的電源輸入端位置在中間則容易形成對稱振子天線效應(yīng)，或者容易形成環(huán)狀天線效應(yīng)，都很容易將電磁波直接輻射出去。
產(chǎn)品的電源輸入端子最好與高速數(shù)位信號端子保持一定距離，不要緊貼在一起。
如果電源供應(yīng)端子與高速數(shù)位信號端子緊貼在一起的時候，當(dāng)電源線及高速數(shù)位信號線插上端子接口后，其PCB內(nèi)部的電磁雜訊會透過端子接口將雜訊串入信號線及電源線，此時端子外部的電源線與信號線距離太近，會直接產(chǎn)生線對線的信號耦合干擾效應(yīng)，導(dǎo)致EMC測試失敗。
產(chǎn)品的交流電源輸入?yún)^(qū)塊由其在一側(cè)區(qū)塊必須有基本交流濾波回路設(shè)計，以確保該電源的低頻寬帶雜訊有濾波的處理。
常用之交流電源供應(yīng)濾波回路架構(gòu)
照片所示為基本交流電源供應(yīng)的濾波回路組態(tài)
Cy:Y電容 Cx:X電容 Lc:共模濾波器
常用之交流電源供應(yīng)濾波回路架構(gòu)
照片所示為基本交流電源供應(yīng)的濾波回路組態(tài)。
Cy:Y電容 Cx:X電容 Lc:共模濾波器
常用之交流電源供應(yīng)濾波回路架構(gòu)
浮接式（AC Floating)交流電源供應(yīng)濾波回路
照片所示POE電源供應(yīng)的回路架構(gòu)，因為POE的架構(gòu)為2Pin，沒有接地Pin腳的浮接式交流（AC Floating)電源供應(yīng)系統(tǒng)，所以對地的共模雜訊無法使用Y電容濾除，因此在一次側(cè)的火線(Line)及中性線（Neutral)路徑上必須加入超寬頻（UWB Noise Filter)雜訊濾除器來將電源線的雜訊濾干凈。
直流電源供應(yīng)回路濾波
早期的直流式電子產(chǎn)品因為產(chǎn)品內(nèi)部的工作頻率低，所以大都使用DC Choke(俗稱豬鼻子）放在直流電源供應(yīng)輸入端，來濾除低頻的電源雜訊。
直流電源供應(yīng)回路濾波
今日的直流式電子產(chǎn)品因為產(chǎn)品內(nèi)部的工作頻率變快變高，所以使用DC Choke放在直流電源供應(yīng)輸入端，來濾除低頻的電源雜訊己無法滿足電源雜訊濾波的需求，因為電源處理IC的交換信號很快速，所以產(chǎn)生的電磁輻射雜訊頻帶也變的更寬，因此需使用超寬頻雜訊濾波元件來完成電源雜訊的濾波。
