PCB 被動組件的隱藏特性解析 傳統上，EMC一直被視為「黑色魔術（black magic）」。其實，EMC是可以藉由數學公式來理解的。不過，縱使有數學分析方法可以利用，但那些數學方程式對實際的EMC電路設計而言，仍然太過復雜了。幸運的是，在大多數的實務工作中，工程師并不需要完全理解那些復雜的數學公式和存在于EMC規范中的學理依據，只要藉由簡單的數學模型，就能夠明白要如何達到EMC的要求。本文藉由簡單的數學公式和電磁理論，來說明在印刷電路板（PCB）上被動組件（passivecomponent）的隱藏行為和特性，這些都是工程師想讓所設計的電子產品通過EMC標準時，事先所必須具備的基本知識。導線和PCB走線導線（wire）、走線（trace）、固定架……等看似不起眼的組件，卻經常成為射頻能量的最佳發射器（亦即，EMi的來源）。每一種組件都具有電感，這包含硅芯片的焊線（bond wire）、以及電阻、電容、電感的接腳。每根導線或走線都包含有隱藏的寄生電容和電感。這些寄生性組件會影響導線的阻抗大小，而且對頻率很敏感。依據LC 的值（決定自共振頻率）和PCB走線的長度，在某組件和PCB走線之間，可以產生自共振（self-resonance），因此，形成一根有效率的輻射天線。在低頻時，導線大致上只具有電阻的特性。但在高頻時，導線就具有電感的特性。因為變成高頻后，會造成阻抗大小的變化，進而改變導線或PCB 走線與接地之間的EMC 設計，這時必需使用接地面（ground plane）和接地網格（ground grid）。導線和PCB 走線的最主要差別只在于，導線是圓形的，走線是長方形的。導線或走線的阻抗包含電阻R和感抗XL = 2πfL，在高頻時，此阻抗定義為Z = R + j XL j2πfL，沒有容抗Xc = 1/2πfC存在。頻率高于100 kHz以上時，感抗大于電阻，此時導線或走線不再是低電阻的連接線，而是電感。一般而言，在音頻以上工作的導線或走線應該視為電感，不能再看成電阻，而且可以是射頻天線。
上傳時間： 2013-10-09
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數字地模擬地的布線規則,如何降低數字信號和模擬信號間的相互干擾呢？在設計之前必須了解電磁兼容(EMC)的兩個基本原則：第一個原則是盡可能減小電流環路的面積；第二個原則是系統只采用一個參考面。相反，如果系統存在兩個參考面，就可能形成一個偶極天線(注：小型偶極天線的輻射大小與線的長度、流過的電流大小以及頻率成正比)；而如果信號不能通過盡可能小的環路返回，就可能形成一個大的環狀天線(注：小型環狀天線的輻射大小與環路面積、流過環路的電流大小以及頻率的平方成正比)。在設計中要盡可能避免這兩種情況。 有人建議將混合信號電路板上的數字地和模擬地分割開，這樣能實現數字地和模擬地之間的隔離。盡管這種方法可行，但是存在很多潛在的問題，在復雜的大型系統中問題尤其突出。最關鍵的問題是不能跨越分割間隙布線，一旦跨越了分割間隙布線，電磁輻射和信號串擾都會急劇增加。在PCB設計中最常見的問題就是信號線跨越分割地或電源而產生EMi問題。 如圖1所示，我們采用上述分割方法，而且信號線跨越了兩個地之間的間隙，信號電流的返回路徑是什么呢？假定被分割的兩個地在某處連接在一起(通常情況下是在某個位置單點連接)，在這種情況下，地電流將會形成一個大的環路。流經大環路的高頻電流會產生輻射和很高的地電感，如果流過大環路的是低電平模擬電流，該電流很容易受到外部信號干擾。最糟糕的是當把分割地在電源處連接在一起時，將形成一個非常大的電流環路。另外，模擬地和數字地通過一個長導線連接在一起會構成偶極天線。
上傳時間： 2013-10-23
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現代的電子設計和芯片制造技術正在飛速發展，電子產品的復雜度、時鐘和總線頻率等等都呈快速上升趨勢，但系統的電壓卻不斷在減小，所有的這一切加上產品投放市場的時間要求給設計師帶來了前所未有的巨大壓力。要想保證產品的一次性成功就必須能預見設計中可能出現的各種問題，并及時給出合理的解決方案，對于高速的數字電路來說，最令人頭大的莫過于如何確保瞬時跳變的數字信號通過較長的一段傳輸線，還能完整地被接收，并保證良好的電磁兼容性，這就是目前頗受關注的信號完整性（SI）問題。本章就是圍繞信號完整性的問題，讓大家對高速電路有個基本的認識，并介紹一些相關的基本概念。 第一章 高速數字電路概述.....................................................................................51.1 何為高速電路...............................................................................................51.2 高速帶來的問題及設計流程剖析...............................................................61.3 相關的一些基本概念...................................................................................8第二章 傳輸線理論...............................................................................................122.1 分布式系統和集總電路.............................................................................122.2 傳輸線的RLCG 模型和電報方程...............................................................132.3 傳輸線的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本質.................................................................................142.3.2 特征阻抗相關計算.............................................................................152.3.3 特性阻抗對信號完整性的影響.........................................................172.4 傳輸線電報方程及推導.............................................................................182.5 趨膚效應和集束效應.................................................................................232.6 信號的反射.................................................................................................252.6.1 反射機理和電報方程.........................................................................252.6.2 反射導致信號的失真問題.................................................................302.6.2.1 過沖和下沖.....................................................................................302.6.2.2 振蕩：.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分線的匹配.................................................................................392.6.3.4 多負載的匹配.................................................................................41第三章 串擾的分析...............................................................................................423.1 串擾的基本概念.........................................................................................423.2 前向串擾和后向串擾.................................................................................433.3 后向串擾的反射.........................................................................................463.4 后向串擾的飽和.........................................................................................463.5 共模和差模電流對串擾的影響.................................................................483.6 連接器的串擾問題.....................................................................................513.7 串擾的具體計算.........................................................................................543.8 避免串擾的措施.........................................................................................57第四章 EMi 抑制....................................................................................................604.1 EMi/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMi 的產生..................................................................................................614.2.1 電壓瞬變.............................................................................................614.2.2 信號的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMi ..................................................................................634.3 EMi 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 電場屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁場屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 電磁場屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 電磁屏蔽體和屏蔽效率.................................................................684.3.2 濾波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦電容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 設計中的EMi.......................................................................................754.4.1 傳輸線RLC 參數和EMi ........................................................................764.4.2 疊層設計抑制EMi ..............................................................................774.4.3 電容和接地過孔對回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走線規則.................................................................................79第五章 電源完整性理論基礎...............................................................................825.1 電源噪聲的起因及危害.............................................................................825.2 電源阻抗設計.............................................................................................855.3 同步開關噪聲分析.....................................................................................875.3.1 芯片內部開關噪聲.............................................................................885.3.2 芯片外部開關噪聲.............................................................................895.3.3 等效電感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路電容的特性和應用.............................................................................925.4.1 電容的頻率特性.................................................................................935.4.3 電容的介質和封裝影響.....................................................................955.4.3 電容并聯特性及反諧振.....................................................................955.4.4 如何選擇電容.....................................................................................975.4.5 電容的擺放及Layout ........................................................................99第六章 系統時序.................................................................................................1006.1 普通時序系統...........................................................................................1006.1.1 時序參數的確定...............................................................................1016.1.2 時序約束條件...................................................................................1066.2 源同步時序系統.......................................................................................1086.2.1 源同步系統的基本結構...................................................................1096.2.2 源同步時序要求...............................................................................110第七章 IBIS 模型................................................................................................1137.1 IBIS 模型的由來...................................................................................... 1137.2 IBIS 與SPICE 的比較.............................................................................. 1137.3 IBIS 模型的構成...................................................................................... 1157.4 建立IBIS 模型......................................................................................... 1187.4 使用IBIS 模型......................................................................................... 1197.5 IBIS 相關工具及鏈接..............................................................................120第八章 高速設計理論在實際中的運用.............................................................1228.1 疊層設計方案...........................................................................................1228.2 過孔對信號傳輸的影響...........................................................................1278.3 一般布局規則...........................................................................................1298.4 接地技術...................................................................................................1308.5 PCB 走線策略............................................................................................134
標簽： 信號完整性
上傳時間： 2014-05-15
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第一部分 信號完整性知識基礎.................................................................................5第一章 高速數字電路概述.....................................................................................51.1 何為高速電路...............................................................................................51.2 高速帶來的問題及設計流程剖析...............................................................61.3 相關的一些基本概念...................................................................................8第二章 傳輸線理論...............................................................................................122.1 分布式系統和集總電路.............................................................................122.2 傳輸線的RLCG 模型和電報方程...............................................................132.3 傳輸線的特征阻抗.....................................................................................142.3.1 特性阻抗的本質.................................................................................142.3.2 特征阻抗相關計算.............................................................................152.3.3 特性阻抗對信號完整性的影響.........................................................172.4 傳輸線電報方程及推導.............................................................................182.5 趨膚效應和集束效應.................................................................................232.6 信號的反射.................................................................................................252.6.1 反射機理和電報方程.........................................................................252.6.2 反射導致信號的失真問題.................................................................302.6.2.1 過沖和下沖.....................................................................................302.6.2.2 振蕩：.............................................................................................312.6.3 反射的抑制和匹配.............................................................................342.6.3.1 串行匹配.........................................................................................352.6.3.1 并行匹配.........................................................................................362.6.3.3 差分線的匹配.................................................................................392.6.3.4 多負載的匹配.................................................................................41第三章 串擾的分析...............................................................................................423.1 串擾的基本概念.........................................................................................423.2 前向串擾和后向串擾.................................................................................433.3 后向串擾的反射.........................................................................................463.4 后向串擾的飽和.........................................................................................463.5 共模和差模電流對串擾的影響.................................................................483.6 連接器的串擾問題.....................................................................................513.7 串擾的具體計算.........................................................................................543.8 避免串擾的措施.........................................................................................57第四章 EMi 抑制....................................................................................................604.1 EMi/EMC 的基本概念..................................................................................604.2 EMi 的產生..................................................................................................614.2.1 電壓瞬變.............................................................................................614.2.2 信號的回流.........................................................................................624.2.3 共模和差摸EMi ..................................................................................634.3 EMi 的控制..................................................................................................654.3.1 屏蔽.....................................................................................................654.3.1.1 電場屏蔽.........................................................................................654.3.1.2 磁場屏蔽.........................................................................................674.3.1.3 電磁場屏蔽.....................................................................................674.3.1.4 電磁屏蔽體和屏蔽效率.................................................................684.3.2 濾波.....................................................................................................714.3.2.1 去耦電容.........................................................................................714.3.2.3 磁性元件.........................................................................................734.3.3 接地.....................................................................................................744.4 PCB 設計中的EMi.......................................................................................754.4.1 傳輸線RLC 參數和EMi ........................................................................764.4.2 疊層設計抑制EMi ..............................................................................774.4.3 電容和接地過孔對回流的作用.........................................................784.4.4 布局和走線規則.................................................................................79第五章 電源完整性理論基礎...............................................................................825.1 電源噪聲的起因及危害.............................................................................825.2 電源阻抗設計.............................................................................................855.3 同步開關噪聲分析.....................................................................................875.3.1 芯片內部開關噪聲.............................................................................885.3.2 芯片外部開關噪聲.............................................................................895.3.3 等效電感衡量SSN ..............................................................................905.4 旁路電容的特性和應用.............................................................................925.4.1 電容的頻率特性.................................................................................935.4.3 電容的介質和封裝影響.....................................................................955.4.3 電容并聯特性及反諧振.....................................................................955.4.4 如何選擇電容.....................................................................................975.4.5 電容的擺放及Layout ........................................................................99第六章 系統時序.................................................................................................1006.1 普通時序系統...........................................................................................1006.1.1 時序參數的確定...............................................................................1016.1.2 時序約束條件...................................................................................1063.2 高速設計的問題.......................................................................................2093.3 SPECCTRAQuest SI Expert 的組件.......................................................2103.3.1 SPECCTRAQuest Model Integrity .................................................2103.3.2 SPECCTRAQuest Floorplanner/Editor .........................................2153.3.3 Constraint Manager .......................................................................2163.3.4 SigXplorer Expert Topology Development Environment .......2233.3.5 SigNoise 仿真子系統......................................................................2253.3.6 EMControl .........................................................................................2303.3.7 SPECCTRA Expert 自動布線器.......................................................2303.4 高速設計的大致流程...............................................................................2303.4.1 拓撲結構的探索...............................................................................2313.4.2 空間解決方案的探索.......................................................................2313.4.3 使用拓撲模板驅動設計...................................................................2313.4.4 時序驅動布局...................................................................................2323.4.5 以約束條件驅動設計.......................................................................2323.4.6 設計后分析.......................................................................................233第四章 SPECCTRAQUEST SIGNAL EXPLORER 的進階運用..........................................2344.1 SPECCTRAQuest Signal Explorer 的功能包括：................................2344.2 圖形化的拓撲結構探索...........................................................................2344.3 全面的信號完整性(Signal Integrity)分析.......................................2344.4 完全兼容 IBIS 模型...............................................................................2344.5 PCB 設計前和設計的拓撲結構提取.......................................................2354.6 仿真設置顧問...........................................................................................2354.7 改變設計的管理.......................................................................................2354.8 關鍵技術特點...........................................................................................2364.8.1 拓撲結構探索...................................................................................2364.8.2 SigWave 波形顯示器........................................................................2364.8.3 集成化的在線分析(Integration and In-process Analysis) .236第五章 部分特殊的運用...............................................................................2375.1 Script 指令的使用..................................................................................2375.2 差分信號的仿真.......................................................................................2435.3 眼圖模式的使用.......................................................................................249第四部分：HYPERLYNX 仿真工具使用指南............................................................251第一章 使用LINESIM 進行前仿真.......................................................................2511.1 用LineSim 進行仿真工作的基本方法...................................................2511.2 處理信號完整性原理圖的具體問題.......................................................2591.3 在LineSim 中如何對傳輸線進行設置...................................................2601.4 在LineSim 中模擬IC 元件.....................................................................2631.5 在LineSim 中進行串擾仿真...................................................................268第二章 使用BOARDSIM 進行后仿真......................................................................2732.1 用BOARDSIM 進行后仿真工作的基本方法...................................................2732.2 BoardSim 的進一步介紹..........................................................................2922.3 BoardSim 中的串擾仿真..........................................................................309
上傳時間： 2014-04-18
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高速PCB設計指南之（一~八 ）目錄 2001/11/21 一、1、PCB布線2、PCB布局3、高速PCB設計 二、1、高密度（HD）電路設計2、抗干擾技術3、PCB的可靠性設計4、電磁兼容性和PCB設計約束 三、1、改進電路設計規程提高可測性2、混合信號PCB的分區設計3、蛇形走線的作用4、確保信號完整性的電路板設計準則 四、1、印制電路板的可靠性設計 五、1、DSP系統的降噪技術2、POWERPCB在PCB設計中的應用技術3、PCB互連設計過程中最大程度降低RF效應的基本方法 六、1、混合信號電路板的設計準則2、分區設計3、RF產品設計過程中降低信號耦合的PCB布線技巧 七、1、PCB的基本概念2、避免混合訊號系統的設計陷阱3、信號隔離技術4、高速數字系統的串音控制 八、1、掌握IC封裝的特性以達到最佳EMi抑制性能2、實現PCB高效自動布線的設計技巧和要點3、布局布線技術的發展 注：以上內容均來自網上資料，不是很系統，但是對有些問題的分析還比較具體。由于是文檔格式，所以缺圖和表格。另外，可能有小部分內容重復。
上傳時間： 2014-05-15
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印刷電路板PCB 的一般布局原則在一些相對難懂的文件中得到總結一些原則是特殊適用于微控制器的然而這些原則卻被試圖應用到所有的現代CMOS 集成電路上這個文件覆蓋了大部分已知和已經發表的使用在低噪聲無屏蔽環境的布局技術研究是針對兩層板的假設最大可接受的噪聲水平為30dB或更大比FCC 第15 部分更嚴格這個噪聲水平看起來是歐洲和美國汽車市場能接受的噪聲上限這個文件并不總是解釋給出技術中的為什么因為它的意圖只是作為參考文件而不是作為輔助教育文件要提醒讀者的是即使在原先的設計中并沒有使用一種給定的技術而電路仍然具有可以接受的性能并不代表這種技術沒有用處隨著時間的推移集成電路芯片的速度和集成度也在提高每一種隔離和減小噪聲的方法都會得到使用.
上傳時間： 2013-10-30
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摘要： 基于小型開關電源會產生電磁干擾污染電網，同時它們又容易受到外部電磁環境的影響，不能精確地工作。我們采用了濾波、屏蔽、接地等技術，使小開關電源的EMi被控制在EMC標準規定的極限下，使它們能夠良好地工作又不至于污染電網。特別在文中對小開關電源的電路進行了改進，使這類電源能夠有效地吸收和抑制干擾。大量的實踐證明本文中采用的方案經濟可靠地解決了小開關電源的抗干擾問題，不但能夠改善小開關電源的性能，還降低了小開關電源的故障率，使小型開關電源的使用范圍更加廣泛。
上傳時間： 2013-11-23
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介紹了一種具有多路輸出的單端反激式開關電源的設計方法，給出了利用單片開關電源集成芯片TOP243Y的電源設計實例，對外圍輸入EMi濾波電路、鉗位電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等部分的設計過程進行了詳細的分析和說明，并對設計樣機進行組裝和調試。
上傳時間： 2013-10-27
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交直流轉換器 AT-VA2-D-A3-DD-ADL 1．產品說明 AT系列轉換器/分配器主要設計使用于一般訊號迴路中之轉換與隔離；如 4~20mA、0~10V、熱電偶(Type K, J, E, T)、熱電阻(Rtd-Pt100Ω)、荷重元、電位計(三線式)、電阻(二線式)及交流電壓/電流等訊號，機種齊全。 此款薄型設計的轉換器/分配器，除了能提供兩組訊號輸出（輸出間隔離）或24V激發電源供傳送器使用外，切換式電源亦提供了安裝的便利性。上方并設計了電源、輸入及輸出指示燈及可插拔式接線端子方便現場施工及工作狀態檢視。 2.產品特點 可選擇帶指撥開關切換，六種常規輸出信號0-5V/0~10V/1~5V/2~10V/4~20mA/ 0~20mA 可自行切換。 雙回路輸出完全隔離，可選擇不同信號。 設計了電源、輸入及輸出LED指示燈，方便現場工作狀態檢視。 規格選擇表中可指定選購0.1%精度 17.55mm薄型35mm導軌安裝。 依據CE國際標準規范設計。 3.技術規格 用途：信號轉換及隔離 過載輸入能力：電流：10×額定10秒 第二組輸出：可選擇 精確度: 交流: ≦±0.5% of F.S. 直流: ≦±0.2% of F.S. 輸入耗損: 交流電流:≤ 0.1VA; 交流電壓:≤ 0.15VA 反應時間: ≤ 250msec (10%~90% of FS) 輸出波紋: ≤ ±0.1% of F.S. 滿量程校正范圍:≤ ±10% of F.S.，2組輸出可個別調整 零點校正范圍:≤ ±10% of F.S.，2組輸出可個別調整 隔離:AC 2.0 KV 輸出1與輸出2之間 隔離抗阻：DC 500V 100MΩ 工作電源: AC 85~265V/DC 100~300V, 50/60Hz 或 AC/DC 20~56V (選購規格) 消耗功率: DC 4W, AC 6.0VA 工作溫度: 0~60 ºC 工作濕度: 20~95% RH, 無結露 溫度系數: ≤ 100PPM/ ºC (0~50 ºC) 儲存溫度: -10~70 ºC 保護等級: IP 42 振動測試: 1~800 Hz, 3.175 g2/Hz 外觀尺寸: 94.0mm x 94.0mm x 17.5mm 外殼材質: ABS防火材料，UL94V0 安裝軌道: 35mm DIN導軌 (EN50022) 重量: 250g 安全規范(LVD): IEC 61010 (Installation category 3) EMC: EN 55011:2002; EN 61326:2003 EMi: EN 55011:2002; EN 61326:2003 常用規格：AT-VA2-D-A3-DD-ADL 交直流轉換器，2組輸出，輸入交流輸入0-19.99mA，輸出1:4-20mA,輸出2：4-20mA，工作電源AC/DC20-56V
上傳時間： 2013-11-22
上傳用戶：nem567397
本文介紹SIEMENS公司提出的開關電源集成控制器TDA16846無源功率因數校正(PFC)電路原理及其在電視機開關電源中的應用。功率因數的改善是基于一個特殊的由電感,電容及二極管組成的充電泵電路,該電路在功率管的高壓端兼起吸收緩沖作用,因此它具有輸入諧波電流分量小,PF值高以及EMi小、電路簡單、成本低和可靠性高等優點。這為電視機廠家提供了一個高效價廉的解決電源諧波問題的新方案。 眾所周知,目前電視機和大部分通用電器都廣泛地從交流電網中提取電能經整流后變成直流電供全機使用,AC電源經橋式整流后常接一個濾波平整電容。由于該電容的存在,使整流臂的導通時間小于半個周期,因而做成輸入電源電壓是正弦形,而輸入電流卻是正負交替的脈沖形。后者導致大量電流諧波特別是三次諧波的產生,這既構成對電網效能的干擾和損害,又降低了本機功率因數,為此，我國跟歐美各國一樣，已于去年12月1日起正式實施限制功耗大于75W的通用電器產品輸入諧波電流的新規定。面對這種新情況,當前各電器廠家都必須考慮更新產品中的電源設備,尤其是對25英寸以上的彩色電視機,過去國內產品絕大部分都沒有安裝PFC電路,其PF值一般在0.55～0.65之間,輸入電流諧波分量往往超出國家限定的標準,因此改進電源電路,增加PFC功能以便降低電視機的輸入電流諧波分量是各廠家的當務之急。 本文介紹由SIEMENS公司推出的與開關電源集成控制器TDA16846配合使用的一個無源功率因數校正(PFC)電路,該電路能將電源PF值提高到0.9以上,與有源PFC電路相比,它明顯地具有結構簡單,成本低,可靠性高,和EMi小等優點,因此對電視機廠家來說,不失為一個有效的解決電源諧波問題的可行方案。 二、無源PFC電路工作原理介紹 圖1示出一個不含PFC的標準型電源電路的輸入電壓Vm和輸入電流Im波形,Im只在Vm為正最大和負最大的一小段時間內流通,在這些時間以外,Im為零。這是因為此時的正弦電壓輸入值小于瀘波電容上的電壓,導致整流二極管不導通的緣故。
上傳時間： 2014-11-26
上傳用戶：zuozuo1215
