PCB上的信号线的电磁发射频谱
信号在pcb板上的传输速度的计算方法
信号在PCB板上的传输速度的计算方法信号在PCB板上的传输速度的计算方法就传输线a点至b点,我们都必须计算讯号在电路板上的传导速度才行,但这又和许多系数息息相关,包括导体(通常为铜箔)的厚度与宽度,基板厚度与其材质的电介系数(Permittivity)。
尤其以基板的电介系数的影响最大,一般而言,传导速度与基板电介系数的平方根成反比。
以常见的FR-4而言,其电介系数随着频率而改变。
其中:公式:ε =4.97-0.257 log以Pentium II 的频率信号为例,其上升或下降缘速率典型值约在2V/ns,对2.5V的频率信号而言,从10%到90%的信号水平约需1ns 的时间。
依:公式:BW=0.35/可知频宽为350MHZ。
代入公式可知电介系数大约是4.57。
如果传导的是两片无穷大的导体所组成的完美传输线,那么传输的速度应为5.43 inch/ns。
但对电路板这种信号线(Trace)远比接地层要细长的情况,则可以用微条(Micro strip)或条线 (Strip line)的模型来估算。
对于走在外层的信号线,以微条的公式:inch/ns ,可得知其传输速度约为6.98 inch/ns。
对于走内层的信号线,以条线的公式:inch/ns,可得知其传输速度约为5.50 inch/ns。
除此之外,也不要忽视贯穿孔(Via)的影响。
一个贯穿孔会造成24 ps左右的延迟,举例而言,频率产生器到芯片A的频率线长为12 inch,并打了4个贯穿孔;到B为7 inch,没有贯穿孔,则两者之间的频率歪斜为(12-7)/6.98+(0.024X4)=0.81 ns。
文案编辑词条B 添加义项?文案,原指放书的桌子,后来指在桌子上写字的人。
现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位,就是以文字来表现已经制定的创意策略。
文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法,它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程,多存在于广告公司,企业宣传,新闻策划等。
功率开关电源电磁辐射的场仿真
功率开关电源电磁辐射的场仿真Field Simulation of Radiation Emission in Switch Power Supply吴睿张敏* 吴琛张欢(同济大学现代集成电磁仿真研发中心,上海 201804)* 通讯作者:min.zhang@摘要:采用CST设计工作室®对一款功率开关电源进行电路行为级仿真,确定其中潜在的电磁干扰源,并通过CST微波工作室®对该电源印制板进行电磁辐射的全波时域仿真。
仿真得到印制电路板板上的电流分布和3m外场强。
比对EMI国际标准,从而给出电磁辐射强度的预估。
关键词:功率开关电源 Buck-Boost电路 电磁辐射Abstract:Potential EMI sources in a switch power supply are investigated using the schematic simulation software – CST DESIGN STUDIO®. The electromagnetic radiation from the PCB is studied with the full-wave transient simulator of CST MICROWA VE STUDIO®. The current distribution on the board and the electric field intensity 3 meters above the board are obtained. EMI estimate is made based on the simulation results according to the international EMI standards.Keywords:Switch power supply Buck-Boost circuit EMI0 引 言随着电子技术的迅速发展,设备小型化和数字化的趋势,开关电源被广泛应用于计算机、通信、自动控制等各个领域。
正确选择和使用电磁兼容(EMC)元器件要点
正确选择和使用电磁兼容(EMC)元器件正确选择和使用电磁兼容(EMC)元器件类别:电子综合在复杂的电磁环境中,每台电子、电气产品除了本身要能抗住一定的外来电磁干扰正常工作以外,还不能产生对该电磁环境中的其它电子、电气产品所不能承受的电磁干扰。
或者说,既要满足有关标准规定的电磁敏感度极限值要求,又要满足其电磁发射极限值要求,这就是电子、电气产品电磁兼容性应当解决的问题,也是电子、电气产品通过电磁兼容性认证的必要条件。
很多企业在进行产品电磁兼容性设计时,对于如何正确选择和使用电磁兼容性元器件,往往束手无策或效果不理想,因此,很有必要对此进行探讨。
模拟与逻辑有源器件的选用电磁干扰发射和电磁敏感度的关键是模拟与逻辑有源器件的选用。
必须注意有源器件固有的敏感特性和电磁发射特性。
有源器件可分为调谐器件和基本频带器件。
调谐器件起带通元件作用,其频率特性包括:中心频率、带宽、选择性和带外乱真响应;基本领带器件起低通元件作用,其频率特性包括:截止频率、通带特性、带外抑制特性和乱真响应。
此外还有输入阻抗特性和输入端的平衡不平衡特性等。
模拟器件的敏感度特性取决于灵敏度和带宽,而灵敏度以器件的固有噪声为基础。
逻辑器件的敏感度特性取决于直流噪声容限和噪声抗扰度。
有源器件有两种电磁发射源:传导干扰通过电源线、接地线和互连线进行传输,并随频率增加而增加;辐射干扰通过器件本身或通过互连线进行辐射,并随频率的平方而增加。
瞬态地电流是传导干扰和辐射干扰的初始源,减少瞬态地电流必须减小接地阻抗和使用去耦电容。
逻辑器件的翻转时间越短,所占频谱越宽。
为此,应当在保证实现功能的前提下,尽可能增加信号的上升/下降时间。
数字电路是一种最常见的宽带干扰源,其电磁发射可分为差模和共模两种形式。
为了减少发射,应尽可能降低频率和信号电平;为了控制差模辐射,必须将印制电路板上的信号线、电源线和它们的回线紧靠在一起,减小回路面积;为了控制共模辐射,可以使用栅网地线或接地平面,也可使用共模扼流圈。
电磁干扰信号频谱分析
电磁干扰信号频谱分析邵鄂;张军马;何越【摘要】在电磁兼容测试过程中,针对某些产品仅因印制板上某些脉冲信号引起辐射骚扰超标导致产品认证失败的问题,首先介绍了与傅里叶变换有关的3个不等式及证明过程,利用这些不等式对不规则脉冲信号的频谱包络进行了详细推导,并用一个具体的不规则脉冲信号进行了频谱包络验证。
结果表明:工程上对一些不用精确求取不规则脉冲信号频谱的应用时,利用以上3个不等式即可大大简化频谱包络求取过程,掌握这些脉冲信号的频谱包络特征,对于优化印制板布局、布线具有十分重要的工程指导意义。
%During the EMC test, aiming at the problem that some products can’t pass test owing to some pulse signals which causes excessive radiation disturbance, this paper introduces three inequalities and proof process, which are related to Fourier transform, and then takes advantage of these inequalities to attain spectral envelope of irregular pulse signal. Finally, a specific irregular pulse signal spectral envelope is applied to verify this method. The result shows that some application cases without obtaining accurate irregular pulse signal spectrum, using the above three inequalities can greatly simplify the process of calculating its spectral envelope. It’s a very useful guideline for engineers who master the frequency spectrum characteristics of these pulse signals to handle PCB layout and route.【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2016(034)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】电磁兼容;电磁干扰;脉冲信号;印制板【作者】邵鄂;张军马;何越【作者单位】工业和信息化部电子第五研究所,广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所,广州 510610;工业和信息化部电子第五研究所,广州 510610【正文语种】中文【中图分类】TN601信号具有时域和频域双重特性,了解常见时域信号的频谱构成十分必要,因为知道了信号的频谱构成,就知道此信号产生电磁干扰的潜在情形。
电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)及其抑制措施研究
电磁干扰(EMI和射频干扰(RFI及其抑制措施研究李贵山杨建平黄晓峰(兰州工业高等专科学校兰州 730050摘要在电子系统中,强电与弱电交叉耦合的应用环境,干扰错综复杂,严重影响系统的稳定性和可靠性。
本文介绍EMI/RFI产生的原因和导入途径,分析并提出了一些行之有效的EMI/RFI抑制方法。
关键词EMI RFI 干扰途径干扰抑制1 引言随着电子系统的日益精密、复杂及多功能化,电子干扰问题日趋严重,它可使系统的性能发生变化、减弱,甚至导致系统完全失灵。
特别是EMI/RFI(电磁干扰/射频干扰问题,已成为近几年电子产业的热点。
为此,不少国家的专业委员会相继制定了法规,对电子产品的电磁波不泄露、抗干扰能力提出了严格规定,并强制执行。
美国联邦通信委员会(FCC于1983年颁布了20780文件,对计算机类器件的EMI进行限制;德国有关部门颁布了限制EMI的VDE规范,在放射和辐射方面的约束比FCC规范更严格;欧洲共同体又在VDE规范中增加了RF抗扰性、静电泄放和电源线抗扰性等指标。
FCC、VDE规范将电子设备分为A(工业类设备和B(消费类设备两类,具体限制如表1所示。
此外,还有一系列适用于电子EMI/RFI防护的标准文件:MIL-STD-461、MIL -STD-462、MIL-STD-463、MIL-STD-826、MIL-E-6051、MIL-I-6181、MIL-I-11748、MIL-I-26600、MSFC-SPEC279等,所有这些法规性文件对电子系统的干扰防护起到了重大的作用。
本文详细讨论了电子线路及系统中EMI/ RFI 的特征及其抑制措施。
2 EMI/RFI特性分析电子系统的干扰主要有电磁干扰(EMI、射频干扰(RFI和电磁脉冲(EMP三种,根据其来源可分为外界和内部两种,每个电子电气设备均可看作干扰源,这种干扰源不胜枚举。
EMI是在电子设备中产生的不需要的响应;RFI则从属于EMI;EMP是一种瞬态现象,它可由系统内部原因(电压冲击、电源中断、电感负载转换等或外部原因(闪电、核爆炸等引起,能耦合到任何导线上,如电源线和电话线等,而与这些导线相连的电子系统将受到瞬时严重干扰或使系统内的电子电路受到永久性损坏。
高速pcb板的电磁兼容性设计与仿真分析
东南大学硕士学位论文环境的污染和无线电频谱资源的影响,世界各国制定了相关的电磁兼容标准、法律法规来限制产品的电磁辐射问题,不符合标准要求的产品不允许在市场中销售,即电磁兼容认证,这也逐渐成了限制别国产品进入本国市场的技术贸易壁垒。
欧盟于1989年5月3日颁布了电磁兼容性指令(89/336/EEc)。
指令严格规定,凡不符合指令要求的产品,一律禁止进入欧盟市场或投入使用。
1991年4月、1992年4月和1993年7月,欧盟又先后三次对该指令进行修改。
最近,欧盟在89/336/EEC及其修改件的基础上对电磁兼容技术法规内容再一次作了较大幅度的修改和调整,并于2004年12月31日重新颁布了新的电磁兼容性指令(2004/108/F_贮),该指令将逐步取代89/336/EEC。
指令所有电子产品必须通过电磁发射测试和电磁抗扰度测试并按要求加贴CE标志才可以欧盟市场中销售,没有CE标志的,不得上市销售,已加贴CE标志进入市场的产品,发现不符合安全要求的,要责令从市场收回,持续违反指令有关CE标志规定的,将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。
欧盟电磁兼容标准的执行及过渡时间如下表所示:图1-3欧洲电磁兼容标准执行情况西方一些发达的国家如美国、加拿大、日本等国也提出实施EMC指令的要求,并且实施这一指令的要求也正在向世界各国延伸,将成为世界各国的共同要求。
所以不通过电磁兼容性能试验的设备、产品是无法进入国际市场,它是电子设备进入国际市场的通行证。
我国也于2003年开始实施强制性的产品认证,在认证规定之内的产品必须在指定测试机构通过相应电磁兼容和安全标准的测试并在产品上贴加“CCC”标识,方可在市场中销售。
且近年来全球电磁兼容认证的要求也不断变化,世界各国都逐渐采用IEC及CISPR出版制定的EMC的标准来要求市场上的电子产品,如下表所示12】:电磁兼容要求的扩大199219931994199519961997199819992000200120022003.2006FCCFCCFCCFCCFCCFCC∞CFCCDOCFCCDOCFCCDOCFCCDOCFCCDoCFCCDoCTWTuvTWTUvTWTWTWTWTWTUVTWTWNEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKONEMKoVDEVDEVDEfCECECECECECECECEC£CEMPR¨.MPR¨。
pcb高频信号线宽度标准
pcb高频信号线宽度标准
在PCB(印刷电路板)上,高频信号线的宽度标准主要取决于电流、线宽与绝缘层基板间的粘附强度以及线间绝缘电阻和击穿电压等因素。
一般来说,电源线和地线的宽度应尽可能宽,通常地线应比电源线更宽。
具体标准为:地线>电源线>信号线。
信号线的宽度通常在~(8~12mil),最细的宽度可以在~(2~)。
而电源线的宽度一般在~(48~100mil)。
对于PCB的布线,常用的线宽线距控制范围是8/8mil,过孔选择12mil (),大部分的PCB生产厂商都能生产,并且生产的成本低。
此外,根据PCB设计的密度来进行设置线宽的话,密度较小,可设置线宽线距大一点,密度较大,可设置线宽线距小一点。
同时,导线的端口焊盘也是需要考虑的因素。
焊盘中心孔要比器件引线直径大一些,一般文字或外框的高度应该在左右,线宽应该在左右。
另外,印制导线的弯曲处一般用圆弧最小,避免使用小于90度弯的走线。
而直角和夹角在高频电路中会影响电性能。
总之,印制板的布线要均匀、疏密适当、一致性好。
另外,在设计时还需考虑到PCB板上的所有元件尽量减少和缩短元器件之间的引线和连接。
以上内容仅供参考,建议查阅电子工程相关书籍或咨询专业技术人员获取更多专业的解决方案。
pcb如何在走线长度匹配中考虑整个信号带宽
pcb如何在走线长度匹配中考虑整个信号带宽 如果您阅读了许多PCB设计指南,尤其是有关并行协议和差分对布线的指南,则将看到很多关于走线长度匹配的内容。
当您需要进行迹线长度匹配时,您的目标是 地减少串行协议中的差分对,并行协议中的多个对(例如PCIe),并行协议中的多个迹线/对或使用以下协议的任何协议之间的时序差异源同步时钟。
CAD工具使您可以轻松地考虑 发生的情况。
但是,在其他频率下会发生什么。
更具体地说,宽带信号会发生什么?所有数字信号都是宽带信号,其频率内容从DC扩展到无穷大。
由于数字信号的带宽很大,迹线长度匹配应使用哪个频率?不幸的是,用于迹线长度匹配的频率是模棱两可的,因此设计人员需要了解如何应对PCB迹线长度匹配与频率的关系。
为了更好地理解这一点,我们需要研究宽带设计中使用的技术,以及如何在走线长度匹配中考虑整个信号带宽。
差分对的PCB走线长度匹配与频率的关系正确进行迹线长度与频率的匹配需要考虑到迹线上传播信号的整个带宽。
在过去的几年中,这一直是差分串行协议的研究主题,诸如USB4之类的标准对宽带信号完整性指标提出了特定要求。
一些示例宽带信号完整性指标是: 集成差分串扰积分差分插入损耗积分差分回波损耗积分差分阻抗偏差所谓“集成”,是指信号完整性的特定方面适用于整个相关频率范围。
换句话说,如果以差分串扰为例,我们希望将两个差分对之间的差分串扰 化到某个极限以下,这在信令标准中已指定。
我们马上将看到为什么这对于跟踪长度匹配很重要。
分散在时域中,我们只关心差分对的两端在同一时刻跨过HI和LOW状态(假设为二进制)之间的中途过渡。
显然,抖动在这里造成了一个问题,即它会将您的走线长度限制在一定的 容限范围内,因此,您永远不会在同一时刻使一对线的两端完美过渡。
在频域中,我们需要考虑以下来源的色散: 几何色散:这是由于互连的边界条件和几何形状而引起的,然后,边界和几何形状决定了互连的阻抗随几何形状的变化。
电磁频谱工程实验报告
一、实验目的1. 了解电磁频谱的基本概念及其在通信、雷达、导航等领域的应用。
2. 掌握电磁频谱分析仪的使用方法,能够对电磁信号进行频谱分析。
3. 通过实验,验证电磁波传播特性,并探究不同频率信号在传播过程中的衰减规律。
4. 培养实验操作技能和数据分析能力。
二、实验仪器与设备1. 电磁频谱分析仪2. 发射器3. 接收器4. 信号发生器5. 同轴电缆6. 测量仪器(示波器、万用表等)三、实验原理电磁频谱是指从无线电波到伽马射线的整个电磁波谱。
本实验通过电磁频谱分析仪对电磁信号进行频谱分析,探究不同频率信号在传播过程中的衰减规律。
四、实验内容与步骤1. 频谱分析仪设置(1)开启电磁频谱分析仪,调整扫描范围、分辨率等参数,确保仪器正常工作。
(2)将信号发生器输出的标准信号输入频谱分析仪,调整频谱分析仪的设置,使信号显示清晰。
2. 信号发射与接收(1)将发射器放置在实验室内,接收器放置在距离发射器一定距离的位置。
(2)调整发射器的频率,观察接收器接收到的信号强度,记录不同频率下的信号强度。
3. 信号衰减实验(1)将发射器与接收器之间放置不同长度的同轴电缆,观察信号强度随电缆长度增加的变化。
(2)调整发射器的功率,观察接收器接收到的信号强度随功率变化的情况。
4. 数据分析(1)绘制不同频率信号强度随电缆长度变化的曲线,分析信号衰减规律。
(2)绘制不同功率下信号强度随电缆长度变化的曲线,分析功率对信号衰减的影响。
五、实验结果与分析1. 信号衰减规律实验结果显示,随着电缆长度的增加,信号强度逐渐减弱,且衰减速度与频率有关。
频率越高,衰减越快。
2. 功率对信号衰减的影响实验结果显示,随着发射器功率的增加,接收器接收到的信号强度也随之增加。
但在功率较高时,信号强度增长速度变慢。
六、实验结论1. 电磁波在传播过程中会发生衰减,且衰减速度与频率、功率等因素有关。
2. 频谱分析仪是一种有效的电磁信号分析工具,可用于研究电磁波传播特性。
印制电路板的电磁兼容设计
设 备 和 系统 向外 部 环 境 发 射 的骚 扰 电平 是 通 过 传 导 和辐 射 的途 径 形 成 的 。如 果 设 备 作 为 一 个 黑 盒 子 , 么, 那 内部 骚扰 源 可通 过 电源 电缆 和 信号 电缆对 外 形 成传 导 发射 , 时通 过壳 体 向外 辐 射 发射 ; 之 , 同 反
少差 模 发射 电平 , 减少 源 电流外 , 除 应该 减 小环 电路
图 2 设 备 的发 射 和敏 感 度
£ 的 面积 。由 图 3可知 , 减 少共 模 发 射 , 缩短 线 的 若 电 应
●
长度。
]
是 最难 解决 的 。
3 脉 冲 信 号 的 频 谱
数 字 信号 的特点 是 方 波 信号 ,方 波 信 号是 由基
收 稿 日期 :0 1 1— 8 2 0 —1 2
作 者 简 介 : 舜 阳 (9 9 男 , 辽 宁 盖 州人 ,信 息产 业部 电 子 第 三研 究 所 研 究 员 李 13 一)
,
中 国 电磁 兼 容 认 证 委 员会 专 家 组 成 员 , 多
年从 事电磁 兼容性研 究,曾获 国家科技进 步三等 奖和 多项部科技进 步奖。
模 辐 射 和 差模 发 射 的 设 计 方 法 ,并 介 绍 了较 好 的 电路 布 局 、元 器 件 安 装 位 置 和 合 理 布 线 的 方 法 。
关键 词 :印制电路板;电磁兼容;设计
中 图分 类号 :T 3 N 0
文献 标识 码 :A
Th e t o a n ts nc r e tD e i n o e Elc r m g e im Co u r n sg fPCB
电磁频谱方案
电磁频谱方案引言电磁频谱是指电磁波的频率范围,它在通信、无线电、雷达等领域中起到至关重要的作用。
在不同的应用场景中,需要使用不同的频谱方案来满足通信需求。
本文将介绍电磁频谱方案的基本概念、分类以及在不同领域中的应用。
电磁频谱的基本概念电磁频谱是由不同频率的电磁波组成的。
根据电磁波的频率,可以将电磁频谱分为不同的频段。
通常,电磁频谱可以分为以下几个主要的频段:•无线电频段(Radio Frequency, RF):频率范围从几十千赫兹到几百千兆赫兹,主要用于广播、无线通信和雷达等领域。
•微波频段(Microwave):频率范围从几百兆赫兹到几百千兆赫兹,主要用于卫星通信、无线局域网等高速通信领域。
•红外频段(Infrared):频率范围从几百千兆赫兹到几百兆赫兹,主要用于红外线传感器、红外摄像机等领域。
•可见光频段(Visible Light):频率范围从几百兆赫兹到几百THz,主要用于照明、光纤通信等领域。
•紫外频段(Ultraviolet):频率范围从几百THz到几百PHz,主要用于紫外线消毒、紫外线检测等领域。
•X射线频段(X-ray):频率范围从几百PHz到几百EHz,主要用于医学影像、材料分析等领域。
•γ射线频段(Gamma ray):频率范围从几百EHz到几百ZHz,主要用于放射治疗、核物理研究等领域。
这些不同频段的电磁波在不同的应用场景下具有不同的特性,因此需要采用不同的频谱方案来进行调度和管理。
电磁频谱的分类根据电磁频谱的利用情况和管理方式,可以将电磁频谱分为以下几种分类:无线电频谱分类无线电频谱可以根据频段的不同进行细分。
根据国际电信联盟(ITU)的划分,无线电频谱可以分为以下几个主要频段:•甲波段(低频段):频率范围从30千赫兹到300千赫兹。
•乙波段(中频段):频率范围从300千赫兹到3兆赫兹。
•丙波段(高频段):频率范围从3兆赫兹到30兆赫兹。
•丁波段(超高频段):频率范围从30兆赫兹到300兆赫兹。
pcb波长和频率的关系公式
PCB波长和频率的关系公式1.引言在电子领域中,P rin t ed Ci rc ui tB oa rd(P CB,印刷电路板)是一种常见的基础电子组件。
学习和理解PC B中波长和频率之间的关系对于设计和优化电路板非常重要。
本文将介绍PC B波长和频率的关系公式,帮助读者深入理解这个概念。
2.定义2.1P C B波长波长是指在空间中一个完整的波所占据的长度。
在PC B中,波长可以定义为信号在PC B导线中传播一个完整周期所需的距离。
2.2频率频率是指单位时间内发生的波动或振荡的次数。
在PC B中,将信号频率定义为一个周期内发生的完整波动次数。
3.公式推导在P CB中,波长(λ)和频率(f)之间存在着紧密的关系。
根据电磁波传播的速度(c)和频率之间的关系,可以得到以下公式:```λ=c/f```其中,λ代表波长,c代表电磁波在介质中的传播速度,f代表频率。
4.实例说明为了更好地理解波长和频率的关系公式,以下是一个实例说明:考虑一个PC B电路,其介质中电磁波的传播速度为150,000,000米/秒。
如果信号的频率为2GH z(2,000,000,000赫兹),我们可以使用上述公式计算波长。
将频率和传播速度代入公式:```λ=150,000,000/2,000,000,000=0.075米=75毫米```因此,当信号频率为2GH z时,在介质中的波长为75毫米。
5.应用和意义了解PC B波长和频率的关系对于电路设计和信号传输非常重要。
根据波长和频率的关系,设计师可以合理地选择合适的导线长度和尺寸,以避免信号损耗和干扰。
此外,通过调整频率,可以优化信号的传输速度和稳定性。
6.总结本文介绍了P CB波长和频率之间的关系公式,并通过实例说明进一步阐述了这个概念。
理解P CB中波长和频率的关系对于电路设计和优化至关重要,它可以帮助设计师选择合适的导线尺寸和频率,以提高信号传输的效率和稳定性。
了解波长和频率之间的关系,有助于在PC B设计中作出合理的决策,提高电路性能和可靠性。
辐射发射测量方法-1Ω-150Ω直接耦合法
辐射发射测量方法-1Ω/150Ω直接耦合法
辐射发射测量方法-1Ω/150Ω直接耦合法
德国LANGER公司开发和生产的用于测量IC引脚传导发射的1欧姆/150欧姆组件,符合IEC61967-4规定的两种测试方法:1Ω测试法和150Ω测试法。
1Ω测试法用来测试接地引脚上的总骚扰电流,150Ω测试法用来测试输出端口的骚扰电压。
•测试示意图
• 测试连接图
• 探头技术探头参数
P602 0.1Ω高频电流表
P602 是0.1Ω探头,用于直接测量集成电路引脚上的高频电流。
它的内阻非常小,因此测量误差比P603型电流表要小。
测量时,把它接到电源引脚(Vdd/Vss)或信号引脚上。
- 频率范围:9 kHz-3 GHz;
- 耦合电容的容量:8 µF
- 测量输出:50 Ω, SMB;
- 电压传递系数:-6dB
- 电流表分流器:0.1Ω。
PCB设计中电磁辐射干扰与对策
科技资讯科技资讯S I N &T NOLO GY I NFORM TI ON 2008N O.12SC I ENC E &TEC HNO LO GY I N FO RM A TI ON I T 技术1电磁干扰测量与诊断(1)频谱分析仪的原理。
频谱分析仪是一台在一定频率范围内扫描接收的接收机,它的原理图如下。
图1频谱分析仪的原理框图(2)用频谱分析仪分析干扰的来源:1)根据干扰信号的频率确定干扰源。
在解决电磁干扰问题时,最重要的是判断干扰的来源,只有准确将干扰源定位后,才能够提出解决干扰的措施。
根据信号的频率来确定干扰源是最简单的方法,因为在信号的所有特征中,频率特征是最稳定的,并且电路设计人员往往对电路中各个部位的信号频率都十分清楚。
2)根据干扰信号的带宽确定干扰源。
判断干扰信号的带宽也是判断干扰源的有效方法。
例如,在一个宽带源的发射中可能存在一个单个高强度信号,如果能够判断这个高强度信号是窄带信号,则它不可能是从宽带发射源产生的。
干扰源可能是电源中的振荡器,或工作不稳定的电路,或谐振电路。
当在仪器的通频带中只有一根谱线时,就可以断定这个信号是窄带信号。
当遇到单根谱线时,就要将注意力集中到电路中的周期信号电路上。
(3)产品电磁兼容测试诊断步骤。
下图给出了一个设备或系统的电磁干扰发射与故障分析步骤,按照这个步骤进行可以提高测试诊断的效率。
2解决电磁辐射的方法(1)射频干扰产生。
射频干扰产生于被高频电压干扰的传输信号或射频信号。
通常射频干扰来自于电子设备或仪器,由于电流或电压的突变,这些设备产生具有副作用的射频二次谐波,而且设备本身也产生高频能量,尤其是射频信号。
(2)怎样预防电路板级电磁辐射问题。
大多数情况下,E MC 测试的结果使人感到不满意。
但重新设计产品会浪费大量的资金和时间,并且造成严重的拖延。
1)一般规则。
为了避免不期望的电磁兼容性问题,必须遵循以下规则:a .在设计阶段尽可能早地开始检测工作;b .找到问题的根源;c .在元件级就纠正问题;d.在设计阶段有计划地进行检测;e .依照现有的电磁兼容性指导性文件进行检测;f .在生产阶段进行产品质量检测;辐射预测P C B 板上元件的辐射状况图(64M HZ)。
电信号在PCB上的传播速度
电信号在PCB上的传播速度【下⾯内容摘⾃互联⽹】电信号在真空中的传播速度是光速,3 * 10^8 m/s or 11.8 inch/ns .在其他的介质中,如果相对介电系数是Er ,则传播速度为 11.8 * Er^0.5。
例如,在⽔中,⽔的相对介电系数是80,所以,传播速度是真空中的1/9 ,即11.8 / 80^0.5在PCB中,FR4的相对介电系数约为4,所以,传播速度是真空中的⼀半,既11.8 / 4 ^0.5 = 5.9 inch/ns对于两个200M的sina wave号,如果trace的长度相差200mil,则信号从driver到达receiver的时间相差:200 / 5900 = 0.034ns;200M的信号每个周期的时间为5ns.所以,判断200mil的线长误差的依据在于这个0.034ns的时间差能否引起时序问题。
---------------------------------------------------------------------时间的单位换算1秒=1000毫秒(ms)1毫秒=1/1,000秒(s)1秒=1,000,000 微秒(µs)1微秒=1/1,000,000秒(s)1秒=1,000,000,000 纳秒(ns)1纳秒=1/1,000,000,000秒(s)1秒=1,000,000,000,000 ⽪秒(ps)1⽪秒=1/1,000,000,000,000秒(s)---------------------------------------------------------------------信号在pcb⾛线上传输需要⼀定的时间,普通FR4板材上传输时间约为每纳秒6英⼨,当然表层⾛线和内层⾛线速度稍有差别。
试验中发现的经验数据为,当信号在pcb⾛线上的时延⾼于信号上升沿的20%时,信号会产⽣明显的振铃。
对于上升时间为1ns的⽅波信号来说,pcb⾛线长度为0.2*6=1.2inch以上时,信号就会有严重的振铃。
电磁干扰讲解非常全的一篇文章,值得学习
电磁⼲扰讲解⾮常全的⼀篇⽂章,值得学习电磁⼲扰(EMI),有传导⼲扰和辐射⼲扰两种。
传导⼲扰是指通过导电介质把⼀个电⽹络上的信号耦合(⼲扰)到另⼀个电⽹络。
辐射⼲扰是指⼲扰源通过空间把其信号耦合(⼲扰)到另⼀个电⽹络。
在⾼速PCB及系统设计中,⾼频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射⼲扰源,能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他⼦系统的正常⼯作。
电磁⼲扰的存在⽅式关于电磁⼲扰复杂性的众多原因中的⼀个,即⼲扰可以以两种不同的模式(共模模式和差模模式)存在,参见图a和图b所⽰。
“共模”⼲扰是指存在于线(包括电源线、信号线在内)对⼤地之间的⼲扰,其中,对于电源线,则特指⽕线对⼤地,或中线对⼤地之间的⼲扰。
对三相电路来说,共模⼲扰存在于任何⼀相与⼤地之间的⼲扰。
共模⼲扰有时也称为纵模⼲扰、不对扰⼲扰和接地⼲扰。
这是载流导体与⼤地之间的⼲扰。
“差模”⼲扰是线与线之间(包括电源线之间,信号线和它的接地回线之间)的⼲扰。
针对电源线,差模⼲扰则特指相线与中线之间的⼲扰;对三相电路来说,差模⼲扰还指存在于相线与相线之间的⼲扰。
差模⼲扰有时也称为常模⼲扰、横模⼲扰或对称⼲扰。
这是载流导体之间的电位差。
⼲扰存在的模式提⽰出了⼲扰源与耦合通路之间的关系。
举例说共模⼲扰提⽰了⼲扰是由辐射或串扰形式耦合到电路⾥⾯的。
如雷电、设备近处的电弧、附近的电台、其他⼤功率辐射装置在电源线上的⼲扰,也包括机箱内部线路或其他电缆对电源线的⼲扰。
由于是来⾃空间的感应(电磁辐射、电感耦合和电容耦合),故对每⼀根线的作⽤是相同的。
⽽差模⼲扰则提⽰出⼲扰是起源在同⼀电源线路之中(直接注⼊)。
如同⼀线路中⼯作的电机、开关电源、可控硅等,它们在电源线上所产⽣的⼲扰就是差模⼲扰。
通常,线路上⼲扰电压的这两种分量是同时存在的,⽽且由于线路阻抗的不平衡,两种分量在传输中会互相转变。
⼲扰在线路上经过长距离传输后,差模分量的衰减要⽐共模分量⼤,这是因为线间阻抗和线-地阻抗不同的缘故。
电磁辐射的频谱分析
电磁辐射的频谱分析电磁辐射是指在电荷运动时所产生的辐射现象。
它包括广泛的频率范围,从极低频率的电力输送到极高频率的射频辐射。
为了了解电磁辐射在不同频率范围内的特征和应用,频谱分析成为一项重要的研究方法。
I. 引言在现代社会中,我们与电磁辐射密切接触。
从日常使用的无线通信设备到医疗设备,电磁辐射已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
频谱分析帮助我们深入了解不同频率下电磁辐射的行为,以及对人类和环境的影响。
II. 频谱分析的定义频谱分析是一种用于测量和显示电磁辐射信号在频率域上的能量分布的方法。
通过对电磁信号进行频谱分析,我们可以了解信号的频率成分,识别特定频率的辐射源,以及评估辐射强度。
III. 频谱分析方法1. 时域与频域频谱分析基于信号的时域和频域之间的转换。
时域是指信号在时间上的变化,而频域是指信号在频率上的变化。
频谱分析使用傅里叶变换将信号从时域转换为频域,以显示信号在不同频率范围内的能量。
2. 傅里叶变换傅里叶变换是频谱分析的核心算法。
它将信号分解为一系列的正弦和余弦函数,并提供了信号在频率域上的能量分布。
傅里叶变换使我们能够准确地确定信号的频率成分和强度。
3. 频谱仪为了进行频谱分析,我们需要使用称为频谱仪的仪器。
频谱仪能够测量信号的频率分布,并在显示屏上以图形形式呈现频谱。
现代频谱仪不仅可以进行实时频谱分析,还可以提供其他功能,如峰值搜索和频率计量。
IV. 电磁辐射频谱的划分1. 无线电频谱无线电频谱是指用于无线通信和广播的频率范围。
它从极低频的几赫兹到极高频的数百千兆赫兹。
无线电频谱被划分为不同的频段,包括长波、中波、短波、超短波和微波等。
2. 可见光频谱可见光频谱是指人眼可见的光的频率范围。
它包括从红色到紫色的不同颜色。
可见光频谱在光学和照明领域有着广泛的应用。
3. 红外线和紫外线频谱红外线和紫外线频谱超出了可见光的范围,但它们在许多领域中具有重要的应用。
红外线被广泛用于热成像和红外线通信,紫外线用于杀菌和紫外线照射治疗等。
RF知识详细介绍
四、CMU上常见几个物理表征单位辨析:
dBm
dBm 是 一 个 考 征 功 率 绝 对 值 的 值 , 计 算 公 式 为 : 10lgP ( 功 率 值 /1mw ) 。 [例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。 [例2] 对于2W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为: 10lg(2W/1mw)=10lg(2000)=10lg2+10lg1000=33dBm dB dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg (甲功率/乙功率) [例3] 甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是说,甲的功率比乙的 功率大3 dB。 [例4] 通常我们使用GSM900射频线损耗约为0.5dB。 [例5] 如果甲的功率为33dBm,乙的功率为27dBm,则可以说,甲比乙大6 dB。 dBc
VLF(甚低频) LF(低频) MF(中频) HF(高频) VHF(甚高频) UHF(特高频) SHF(超高频) EHF(极高频) 红外光 红外光 红外光 可见光 紫外光 X射线 伽马射线 宇宙射线 通常意义上的射 频 范 围 为 30MHz-3GHz
极低频(Extremely low frequencies) 极低频(ELF)是30Hz到300Hz范围内的信号 ,并包含交流配电信号(50Hz)和低频遥测信号; 话音频率(Voice frequencies) 话音频率(VF)是300Hz到3000Hz范围内的信号并 包含通常与人类语音相关的频率。标准电话信道带宽为300Hz到3000Hz,通称话音频率 或话音频带信道; 甚低频(Very Low Frequencies) 甚低频(VLF)是3kHz到30kHz范围内的信号。它 包括人类听觉范围的高端。VLF用于某些特殊的政府或军事系统,比如潜艇通信。
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提要
本文主要讨论高速数合逻辑电路中,信号线的电磁发射频谱。
作者提供一个模型,其总频谱由两个环路的谐振,即“信号环路”和与基本门电路相关的“旁通环路”控制。
简介
在数字电子设备中,PCB板上的元件安装密度越来越高,快速逻辑器件的使用极为频繁。
因此,电磁干扰就成为一个极其严重的问题。
许多工程技术人员正着手处理这个十分棘手的问题。
如果在产品设计时就考虑EMI问题,那么就会使设计人员省下不少精力,从而进行更加具有创造性工作的研究。
在设计阶段找到一条解决EMI问题的途径,这正是本文研究的目的所在。
在电磁兼容问题中有两个主题。
一个是电磁发射问题,另一个是电磁抗扰性问题。
本文讨论的是数字PCB板上的电磁发射。
有许多办法用来预测PCB板的电磁发射。
其大多数首先是建立足够精确的数字逻辑电路的等效模型,然后通过大量分析和仿真严格计算PCB上的所有电压或电流波形。
这些办法都相当花费时间。
如果电磁发射可由几个截然不同的参数加以特性化,那么就可很容易地进行预测,电磁频谱的包络线由数字电路的谐振决定。
本文目的就在于详细探究这些参数,以确定PCB板上上信号线的电磁发射频谱。
如图1所示,PCB板上,可以流动两种瞬态环路电流,两个环路电流都可引起电磁波辐射。
一个是IC芯片与其解耦电容组成的环路中流动的电流,作者称之为“旁路回路”。
另一个是包括信号线的回路中流动的充电/放电电流。
作者称之为“信号回路”。
这与后者引起的电磁发射的预测值有关
图1 PCB上的电流环路
近场EMI的测量
电磁场的特性取决于与源点的距离。
在靠近源点处,场强与源电流成正比而与频率无关。
另一方面,在源的远处点,场强与频率成正比。
作者在PCB上50mm处放置一直径19.4mm的小环形天线,通过测量其感应电压从而求得“近场EMI”的值,测量中的频率扫描范围高达500MHz。
本文中,我们将讨论小环路天线中感应噪声电压的频谱,因为使用的环形天线的敏感性,电压与频率成正比。
所以,感应电压的频谱包络线与远场频谱相似。
数字信号线的电磁发射频谱由线谱组成。
本文中,我们将讨论仅考虑电磁噪声最坏情况下的频谱包络以及对电路参数发生微小变化很敏感的装置的频谱包络。
在背面铺有地平面的双层PCB板上模拟100mm长的导线,信号线有118Ω左右的阻抗,由74AC系列(74AC00)的CMOS与非门驱动。
时钟频率为5MHz。
在建议的工作范围(VGND≤Vin≤VCC),CMOS输入端可以被视为电容。
在实验中,信号线通过陶瓷电容接入。
为了确定电磁频谱由两种谐振控制,一种是“旁通环路”的谐振,另一种是“信号环路”的谐振,这里已给出了不同负载电容时测得的频谱。
计算近场EMI的步骤
EMI产生源通常可划分为差模电流与共模电流。
本文仅讨论前者。
差模发射由电流环路的发射来模拟。
环路被分成很短的几部分。
每部分均视为一个电偶极子。
因此,我们以整个电偶极子来计算信号线的电磁发射。
利用计算机计算电磁发射差不多要花10分种左右的时间。
为了计算PCB的电磁发射,需了解PCB上的瞬时电流。
这样我们可以按图2的方法在等效电路中运行SPICE。
该电路由IC输出模块、信号线和负载电容组成。
IC输出模型是74AC系列的高速CMOS IC的准实验等效模型。
因为CMOS输出端设有缓冲级。
CMOS门被模拟为串联的转换器。
C
DS
是FET源极与漏极间的寄生电容。
因为74AC00中有四个与非门,寄生电容Cp的总值被定义如下:
C
P =4C
DS
图2 PCB上逻辑电路的等效模型
L
P
=12.5nH , C=16pF , L
T1
=L
T2
=L
T3
=71.4nH/3
C
T1
= C
T4
= 5.18pF/6, C
T2
= C
T3
= 5.18pF/3
L
L
=15nh, R
L
=0Ω,C
L
=6,10,15,20pF
如图2示,在等效电路中,Lp是VCC 、GND或IC输出引脚的电感。
图2中,CB是去耦电容,因为电容CB比寄生电容CP大得多,因此在仿真中去耦电容可以忽略。
电磁频谱在高达500MHz的频率范围内都是可以计算出来的。
在频率范围内,可以将信号线视为集总常数电路,因为信号线(=100mm)比波长短。
所以信号线被模拟成一系列PI网络。
L
T1、L
T2
和L
T3
中流动的信号电流被视为PCB中的瞬时电流。
在PCB实验件上,信号线通过陶瓷电容接入。
因此,模拟的负载线路如图2所示:CL是负载电容,LL是负载电感,RL是负载电阻。
信号线的电磁发射频谱
本节中,基于前面所述的两个谐振环路的信号线中的电磁发射频谱将予以讨论。
负载电容依从关系
本小节旨在说明在信号线的电磁发射频谱方面,有两个与上述两个谐振回路相关的峰值。
图3 由负载电容决定的频谱
图3是不同CL时的频谱曲线。
图3(a)是100mm的信号线所产生的电磁发射频谱。
图3(b)是将其视为图3(a)的“副本”,通过计算得出的频谱。
图3中,每一负载电容下的频谱均有两个峰值,在CL很大时,每条谱线的肩凸部分被视为第2个峰值。
图4中给出了每一峰值的频率。
作者称较低的峰值频率为
“第2个峰值频率”。
根据图4,两个峰值频率均随负载电容CL的增大而降低。
第一个峰值频率的计算结果与CL≠6pF时所测得的结果符合。
至于第二个峰值频率。
计
算值与测量近似符合;两者间的最大差值是15MHz。
图4 由负载电容决定的峰值频率;C P =64pF 图5 由寄生电容决定的峰值频率;C L =6pF
本小节中,我们将讨论如何控制频谱的第一个峰值。
为了清楚起见,需模拟不同的寄生电容CP。
图5是不同CP值下CL=6pF时计算出的电磁发射峰值频率。
根据图
5,第一二个峰值频率几乎不随CP的变化而改变。
另一方面,第一个峰值频率则随CP变化而变化,因为第一个峰值频率与旁通环路的谐振频率有关。
假设“信号环
路”与“旁通环路”互不干扰,那么“旁通环路”的谐振频率可由等式(2)给出:
等式(2)的结果如图5中的实线所示,第一个峰值频率的变化与等式(2)中的fr极为相似。
负载电阻的依从关系 本小节中,讲述第二个峰值出现在频率上的原因。
为了探讨这一问题,需在不同负载时同时进行计算和测量。
图6是不同负载时的频谱,图6(a)是100mm长。
CL=6pF的信号线所产生的电磁发射的测量频谱。
图6(b)是图6(a)“副本”的计算频谱。
计算步骤与前面提到的做法完全一样。
图6 由负载电阻决定的频谱 根据图6,第二个峰值随不同的负载电阻而变化。
但第一个峰值则保持不变。
第二个峰值取决于谐振“信号环路”的Q因子大小,而第一个峰值则与“信号环路”
无关。
若RL达到100Ω,则两个峰值都会改变。
因为信号线的特征阻抗等于118Ω,当RL-=100Ω,RL可视为串联谐振电阻,因此,振荡电流得以衰减,电流引起的电磁发射被消除掉。
结论
我们讨论了PCB上信号线产生的电磁发射频谱的峰值频率,电磁频谱取决于两个谐振环路,一个是“旁路环路”,它由IC芯片和去耦电容构成。
另一个是“信号环路”,包括信号线在内。
为了预测电磁发射频谱,需要知道其峰值频率和高度。
峰值频率可被预测为两个谐振回路的两个谐振频率,峰值高度的预测以后再作讨论。
。