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PCB电路板中的电磁辐射你知道如何应对吗?

你知道什么是电磁辐射吗?它有什么危害?对于PCB技术现在已经迎来了Altium Designer 20的到来,增加不少新功能。那么对于PCB电路板中的电磁辐射问题我们该如何应对呢?这些干扰都不能超过一个限度,超过了这个限度就会引起问题,这些干扰归根结底还是影响了系统的信号完整性。

PCB电路板中的电磁辐射你知道如何应对吗?

EMI关注的是电磁能量的辐射,包括外部电磁环境对自身系统的干扰,以及自身辐射的电磁能量对外部系统的干扰。这些干扰都不能超过一个限度,超过了这个限度就会引起问题,这些干扰归根结底还是影响了系统的信号完整性。

电路板上的电磁能量是怎么辐射出去的?

早期的PCB是单层板的,芯片之间是通过导线连接起来,电源线和信号线没啥区别,仅仅是连通的导线而已。这又让我想到了自己的毕业设计,是一个单片机控制的LED显示屏,这个系统很简单,就几个IC以及色环电阻,电容都没几个,通过简单的焊接,电路就可以工作了。根本就没有用到微带线,带状线,双绞线,同轴电缆这些东东。

随着频率的上升,信号跳变产生的电磁能量也在增加。芯片之间再也不能这样简单的连接起来了,需要回路电感变大,回路电感变大,就会使得交流信号的感抗很大,信号根本不会沿导线传播,而是会辐射到空间中去。

关于PCB电路板中的电磁辐射问题该如何正确面对?

在SI工程师眼中,使用微带线或者带状线是为了给信号提供一个低阻抗的传输路径。这在EMC工程师眼中也是电磁屏蔽的需要。在使用了微带线或者带状线之后,电磁能量就被控制在了导体之间的介质中了。为什么在使用了微带线和带状线后,电磁能量大部分会被束缚在介质中呢?主要原因是信号路径与回流路径靠的更近,这样整个回路的电感就减小了。

参考平面对传输线的单位长度有效电感的影响是很大的。可以想象,在高频条件下,如果信号拥有很好的回流路径,那么它所感受到的回路电感就会很小,信号就会按照人们的意愿从发射端传输到接收端,如果信号感受到的回路电感很大就会产生辐射问题。

在低频的时候,可以不考虑电磁干扰的问题,低频时导线周围的电磁场变化没有那么强烈,导线的电感效应也不会表现的那么明显。但是到了高频,电磁场变化剧烈,应该充分考虑信号路径与返回路径的耦合问题,利用信号路径与返回路径的耦合来减小整个回路的电感,控制导线向空间发射的电磁能量。