无线通信非常复杂,要分基带和射频,在数字电子线路设计中,多数工程师常常对电磁兼容性(EMC)的问题感到困扰。
EMC是指电子系统在目标电磁环境下保持良好性能且不会向该环境中引入大量电磁干扰的能力。
电磁环境包含辐射和传导能量。EMC也包含辐射和敏感度两方面。辐射是指产品不必要地产生电磁能量。为了打造一种具备电磁兼容性的环境,通常需要控制辐射。敏感度是一种用于衡量电子产品容忍其他电磁产品的辐射,或传导电磁能量影响或其他电磁影响的能力指标。抗扰度与敏感度相反。敏感度高的设备抗扰度低。常见的EMC问题包括:电磁辐射发射超出标准要求;ESD静电放电问题产生的失效现象如系统死机、系统复位、显示面板出现错误;产品的辐射抗扰度问题导致某些频率上产品的信号输出变化巨大,通信出现错误,或系统复机、死机。针对EMC常见问题,Excelpoint世健的工程师Wolfe Yu提出了他的看法并给出了解决方案。
使用闭合导体,在其两端加载时变电流,就会产生波动的磁场和围绕它的电场。当电荷加速移动时,如果同时出现近场和远场,近场跟着电荷做加速运动,而远场无法与电荷移动同步,就会出现扭结(Kink)。电场扭结太大,就会脱离原来的场,辐射出去。
通常来说,采用两根平行线缆,长度相对比波长短,所产生的电场为近场,我们通常称为“差分信号”,这种线缆很难产生扭结(Kink)。如果线缆张开一定的角度,电磁场就会出现不协调,形成近场和远场,产生扭结(Kink),形成天线,这也是无线通信中的天线 远场的形成原理
在数字电路中,大部分基带信号都类似于方波,这些波形是无数依次递减的谐波分量叠加而成。电流的谐波分量会产生波动的磁场,这些磁场会通过耦合或者辐射的方式往下传输。
在PBC Layout中,大部分工程师喜欢把电源线或者信号线和地分开布,这样很危险,因为一旦环路和高频信号的波长接近,就会形成一个环形天线,高频的谐波频率会通过电磁场耦合进来,形成共振。
根据下面两种布线,两个导体会形成一个电容。按照电磁场辐射原理,左边布线,电子在高频运动的时候,很容易形成近场和远场,产生扭结,发射电磁波。同时也很容易接收外来电磁波。而右边布线,电源和地之间,回路足够小,形成闭合回路,电场辐射就非常微弱,很难产生电场辐射,也很难被其他电磁场干扰。
在差分电路中,主要分为直流分量和交流分量,直流分量不会产生交变磁场,交流分量会产生交变磁场,产生电磁干扰。
有关差分电路的布局布线问题,其实就是严格按照等长对称线来实现一个封闭电路,电磁场很难穿透差分电路。这就是为何差分信号的传输特性相对比较稳定。除了需要对差分信号做等分布线之外,工程师还需要对差分信号做电源匹配和包地。
实际上,在电路结构中,各个回路的电源和地才是整个电路中最大的差分对,大多时候,工程师们喜欢把电源布线所示的结构,在早期的单面板产品布局布线中,这算是最好的布线 传统单面板布局布线图
随着通信速率要求的提高,图8中这个布线结构就会形成天线效应,产生电磁波辐射。所以为了降低电磁干扰,Wolfe Yu建议在布线时将电源和地尽量布在一起。
形象的比喻:每颗电容都是一个蓄水池,上游存储的蓄水要大于下游,才不会因为断流造成河流干枯。电源供电原理相同,设计不当,就会引发强电磁干扰。
再来看看电源拓扑,DCDC电源大致分为三个环(一说四个环),高频交流斩波环把两个直流输入环和输出环分割开来,交流环主要做高速PWM斩波,产生电磁切割,一旦布线不好,容易产生电磁辐射。
Wolfe建议在布局的时候,把两个直流环和交流环分开布局,方便在布线的时候分开布线 DCDC电源布局布线建议
在传输线路中,工程师们很难保证电路能够达到100%的闭合效果。为了防止在传输线上产生电磁辐射,于是提出一种基于同轴线的传输方式。同轴线传输就是把电磁场封闭在内外导体之间,辐射损耗和受外界损耗都非常小。
同轴线传输解决了高速信号传输的电磁辐射的问题。除了电磁辐射问题,电路传输中还会面临另外一个问题。那就是,当信号频率很高的时候,除了阻性负载,还有容性负载和感性负载产生的反射信号,反射信号会叠加在原信号上,改变原信号的形状,这被称为“传输线 传输线是一个传输线等效模型,除了阻性负载,还存在容性负载和感性负载。根据理论公式,很容易计算出传输线的阻抗值。为了抵消反射信号,工程师可以在电路源端和负载之间插入无源网络,使负载阻抗和源阻抗共轭匹配,这就是阻抗匹配。
Excelpoint世健代理的Microchip推出一种基于CoaXpress®的视频传输方案就是基于同轴线的全封闭电路传输方案。
EQCO125T40集成均衡器、CDR和电缆驱动,可以实现在一根电缆或PCB跟踪对上发送/接收信号,在1.25 Gbps/12.5 Gbps 8b/10b编码下行传输,以及20.833 Mbps/41.666 Mbps 8b/10b编码的上行传输,传输距离最远可以达到40m。
同轴电缆固有地被其外部导体屏蔽,从而使其对许多操作环境中存在的外部电磁干扰(EMI)高度耐受,特别是在嘈杂的工厂环境中。这使CoaXpress可以应用于各种复杂的工业环境,是高清摄像头镜头传输的不二方案。
这颗芯片搭载在基于Microchip PolarFire®视频平台上,客户可以利用Microchip提供的免费IP包轻松完成产品开发,缩短开发流程。
同时,Excelpoint世健为客户提供相关参考设计以及技术指导,针对国内客户在进行DCDC设计以及布局布线时容易出现的一系列技术瓶颈,推出一系列PCB布线指导,同时也提供PCB设计文件让客户方便导入,帮助客户轻松进行电子线路设计布局。
推荐阅读最新更新时间:2024-08-30 02:18掌握这些技能后,EMC电磁兼容领域就是你的天下了!
电磁兼容性 EMC 是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受电磁骚扰的能力。EMC并非指电与磁之间的兼容,电与磁是不可分割,相互共存的一种物理现象、物理环境。IEC对EMC的定义是指在不损害信号所含信息的条件下,信号和干扰能够共存。 那么作为一名电磁兼容EMC工程师需,需要具备那些技能呢?怎样才能成为合格的EMC工程师呢?从企业产品需要进行设计、整改认证的过程看,EMC工程师必须具备以下八大技能: 技能1、EMC的基本测试项目以及测试过程掌握; 技能2、产品对应 EMC 的标准掌握; 技能3、产品的EMC整改定位思路掌握; 技能4、产品的各种认证流程掌握; 技能5、产品的硬件硬件知识,对电路(主控、
10月24日消息,据路透社报道,数据存储设备制造商EMC周三下调了全年业绩目标,并公布第三季度业绩。由于客户支出下降,该季度EMC的营收和利润都低于分析师预期。 其他IT公司如施乐和IBM也报告业务低迷,尤其是9月。这些公司表示,在面临美国和欧洲经济前景不明的情况下,客户正在推迟大规模采购和投资。EMC是世界上最大的企业数据存储设备制造商,该公司表示,第三季度净利润为6.263亿美元合每股盈利28美分。不计一次性项目每股盈利为40美分,比分析师的平均预期低2美分/股。 EMC第三季度的合并营收同比增长6%至52.8亿美元,分析师的预期为54.6亿美元。对于全年,EMC预计每股盈利在1.68美元至1.70美元,营收在216亿美元
拓墣产业研究院最新研究显示,中国大陆集成电路产业投资基金(大基金)自2015年出台后,大基金承诺投资额度已接近人民币700亿元,其中多数资金投入于半导体制造端晶圆厂的建置,占已投资比重约60%,预期在完成制造端布局后,大基金下一个阶段的投资重点将转向IC设计产业。 拓墣指出,从2015年至今,中国大陆在晶圆厂投资计划约人民币4800亿,其中大陆出资部分约为人民币4350亿,占整体中国IC基金(包括大基金和地方基金)总额的86.5%。 在基本完成制造端资金布局的条件下,中国半导体基金或将重点支持IC设计业 观察中国大陆IC设计产业发展,中国IC设计公司数量由2015年的736家增家至目前的1362家,一年内
业 /
所谓EMC就是:设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。EMC测试包括两大方面内容:对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试,以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求;对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试,以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。对于从事单片机应用系统设计的工程技术人员来说,掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。EMC是电磁兼容(Electro-Magnetic Compatibility)的缩写,它包括电磁干扰(EMI)和电磁敏感性(EMS)两部分。由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰,或受到其它电器的电磁干扰,它不仅关系到产品工作的可靠性和安全
开关电源及电机驱动都会产生大的噪声电流并传导到负载及电源本体。共模电流是低频传导干扰及高频辐射干扰的主要原因。理解噪声源头和耦合机理,就可以提出相应的解决办法,包括多种方法的组合实施来解决共模干扰问题。 1.负载端加载合适的滤波器件 2.良好的接地及合适的接地点 3.合适的屏蔽措施(材料与位置)
与挑战 /
目前对于许多流行的手机而言,手机的彩色LCD、OLED显示屏或相机模块CMOS传感器等部件,都是通过柔性电路或长走线PCB与基带控制器相连的,这些连接线会受到由天线辐射出的寄生GSM/CDMA频率的干扰。同时,由于高分辨率CMOS传感器和TFT模块的引入,数字信号要在更高的频率上工作,这些连接线会像天线一样产生EMI干扰或可能造成ESD危险事件。 上述这种EMI及ESD干扰均会破坏视频信号的完整性,甚至损坏基带控制器电路。受紧凑设计趋势的推动,考虑到电路板空间、手机工作频率上的高滤波性能以及保存信号完整性等设计约束,分立滤波器不能为解决方案提供任何空间节省,天行体育平台而且只能提供针对窄带衰减的有限滤波性能,因此目前大多数设计者都使用集成的EM
汽车电子处于一个充满噪声的环境,因此汽车电子必须具有优秀的电磁兼容(EMC)性能。而汽车电子的EMC设计中最主要的是微处理器的设计,作者将结合实际设计经验,分析噪声的产生机理并提出消除噪声的方法。 汽车电子常常工作环境很恶劣:环境温度范围为-40oC到125oC;振动和冲击经常发生;有很多噪声源,如刮水器电动机、燃油泵、火花点火线圈、空调起动器、交流发电机线缆连接的间歇切断,以及某些无线电子设备,如手机和寻呼机等。 汽车设计中一般都有一个高度集成的微控制器,该控制器用来完成大量的计算并实现有关车辆运行的控制,包括引擎管理和制动控制等。汽车电子设计不仅需要在这种噪声环境中实现对MCU的保护,同时也必须规范MCU
“这绝对是款傻瓜型芯片。”一位资深的电源工程师朋友在用过μModule后这样对我说。 最近在一款结构非常紧凑的、性能非常高端的医疗电子产品B超中,他们用到了一款μModule芯片。用了LTM4600后的板子立刻变得非常简洁,调试基本不费功夫,输出不管是调整率、动态负载特性、纹波噪声,都具有不错的表现,散热性能也相当好。 他表示,在以前的产品中,一般会用分立器件来实现BUCK电路,这样,除了控制芯片之外,还需要选择输入输出电容、二极管、开关管、电感和其它采样、补偿器件,工作量比较大,对整体的可靠性也有一定限制。尤其是不确定因素比较多的电感,大部分还需要自己设计,选择合适的磁芯和绕线。除此之外,PCB layout也是比较麻烦的地
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