当今,电子体系的时钟频率为几百兆赫,所用脉冲的前后沿在亚纳秒规模,高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。这些较高的处理速度表明了工程上遭到不断的应战。那么怎么防备和处理衔接器电磁搅扰的问题值得咱们重视。
电路上振动速率变得更快(上升/下降时间),电压/电流起伏变得更大,问题变得更多。因而,今日同曾经比较,处理电磁兼容性(EMC)就更艰难了。
在电路的两个波节之前,快速改变的脉冲电流,表明了所谓差模噪声源,电路周围的电磁场能够耦合到其它元件上和侵入衔接部分。经理性或容性耦合的噪声是共模 搅扰。射频搅扰电流是互相相同的,体系能够建模为:由噪声源、“受害电路”或“接受者”和回路(一般是底板)组成。用几个因从来描绘搅扰的巨细:噪声源的 强度、搅扰电流盘绕面积的巨细、改变速率。
所以,虽然在电路中有很可能发生不期望的搅扰,噪声简直总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)衔接器和机壳或地平面之间接入电缆,有某些RF电压出现时,导致几毫安的RF电流就能足以超越答应的发射电平。
噪声的耦合和传达
共模噪声是因为不合理的规划发生的。有些典型的原因是不同线对中单个导线的长度不同,或到电源平面或机壳的间隔不同。另一个原因是元件的缺点,如磁感应线圈与变压器,电容器与有源器材(例如运用特其他集成电路(ASIC))。
磁性元件,特别是所谓“铁芯扼流圈”型贮能电感器,是用在电源变换器之中的,总是发生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻,那儿要耗费较多 的电能。所以,铁芯扼流圈,绕制在铁氧体棒上,在棒周围发生强的电磁场,在电极邻近有最强的场强。在运用回描结构的开关电源中,变压器上必定有一个空地, 其间有很强的磁场。在其中坚持磁场最适宜的元件是螺旋管,使电磁场沿管芯长度方向散布。这就是在高频作业的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。
不恰当的去耦电路一般也变成搅扰源。假如电路要求大的脉冲电流,以及部分去耦时不能确保小电容或非常高的内阻需求,则由电源回路发生的电压就下降。这相当于纹波,或许相当于终端间的电压快速改变。因为封装的杂散电容,搅扰能耦合到其它电路中去,引起共模问题。
当共模电流污染I/O接口电路时,该问题有必要处理在经过衔接器之前。不同的运用,主张用不同的办法来处理这个问题。在视频电路中,那儿I/O信号是单端 的,且共用同一一起回路,要处理它,用小型LC滤波器滤掉噪声。在低频串联接口网络中,有些杂散电容就满意将噪声分流到底板上。差分驱动的接口,如以太, 一般是经过变压器耦合到I/O区域,是在变压器一侧或两边的中心抽头供给耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连,将共模噪声分流到底板上,以使信号不发生失真。
在I/O区域内的共模噪声
没有一个通用办法来处理一切类型的I/O接口的问题。规划师们的首要方针是将电路规划好,而常常疏忽了一些视为简略的细节。一些根本规律能使噪声在抵达衔接器曾经,降至最小:
1)将去耦电容设置在紧挨负载处。
2)快速改变的前后沿的脉冲电流,其环路尺度应最小。
3)使大电流器材(即驱动器和AS%&&&&&%)远离I/O端口。
4)测定信号的完整性,以确保过冲和下冲最小,特别是关于大电流的要害性信号(如时钟,总线)。
5)运用部分滤波,如RF铁氧体,可吸收RF搅扰。
6)供给低阻抗搭接到底板上或在I/O区域的基准在底板上。 射频噪声和衔接器
即便工程师采纳许多上述所列的防备措施,来减小在I/O区内的RF噪声,还不能确保这些防备措施能否成功地满意满意发射要求。有些噪声是传导搅扰,即在内 部电路板上按共模电流活动。这个搅扰源是在底板和电路等之间。所以,这个RF电流必定经过最低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路活动。假如衔接器没出现 满意低的阻抗(与底板的搭接处),这RF电流经杂散%&&&&&%活动。当这RF电流流过电缆时,不可避免地发生发射。
使共模电流注入到I/O区的另一机理,是邻近有强的搅扰源的耦合。乃至有些“屏蔽”衔接器也无用,因为搅扰源就在衔接器邻近,如PC机环境。假如在衔接器和底板之间有一个缺口,此场所感应的RF电压能够使EMC功能下降。
屏蔽衔接器办法有,加指形簧片或垫片。衔接器的搭接,是在衔接器和机壳之间填满空处。这个办法要求有一个衬垫。金属衬垫较好,只需处理适宜,也就是说,只需外表不被污染,只需手不触及或损坏衬垫以及只需有满意的压力,以坚持好的、低阻抗的触摸。
其他办法是衔接器装接头片或许把衔接器装置在机壳上。此刻,最大触摸面略微小些,且应严格控制接头片的尺度和弹性。装置屏蔽衔接器时,在机壳上开口,开口 的一侧要去掉油污,要细心制造,若公役不适宜,导致衔接器在机壳内堕入太深,使搭接中止。每位EMC工程师知道,在“极好”的体系傍边,这个问题必定要满 足发射要求,并在生产线及时查看。未紧固的或曲折的衬垫,装置于要害区域的油污上,将失效。
因为下述原因选用了EMI衔接器:
1)导电发泡塑料是极端柔软的,且能放在衔接器的整个周围。这就消除了与另一机壳、衬垫有关的问题。
2)机械工程师能够在体系机壳可接纳的公役规模内装置衔接器。
3)衔接器与机壳完成低阻抗搭接,以确保杰出触摸。机壳壁内侧上的衬垫,当要涂漆有遮盖要求时,能够用更柔软的资料。
4)要求逼迫冷却的规划,衬垫最好有另一特色:衔接器和机壳壁之间的缝应密封起来,以削减气漏。在有尘土的环境中,衬垫要起到体系内坚持洁净。
定论
当时商场上有各式各样的衔接器,能使规划师为特别接口,取得最佳规划。