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EMI/EMC设计经典问题集

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楼主: lzmm
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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:46 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
66、请问产品全部采用金属做为外壳(如铝,不锈钢等材质)对产品的ESD防护有何大的影响?应怎样处理较好?

答:产品全部用金属外壳,如果接地不良当然不利于ESD的防护,但只要做好接地就不会有什么问题。至于如何接地就要看设备的具体情况了,如果是大型设备,可以通过设备直接接大地,效果当然会很理想的。

67、为什么频谱分析仪不能观测静电放电等瞬态干扰?

答:因为频谱分析仪是一种窄带扫频接收机,它在某一时刻仅接收某个频率范围内的能量。而静电

放电等瞬态干扰是一种脉冲干扰,其频谱范围很宽,但时间很短,这样频谱分析仪在瞬态干扰发生

时观察到的仅是其总能量的一小部分,不能反映实际的干扰情况。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:46 | 只看该作者
68、在现场进行电磁干扰问题诊断时,往往需要使用近场探头和频谱分析仪,怎样用同轴电缆制作一

个简易的近场探头?

答:将同轴电缆的外层(屏蔽层)剥开,使芯线暴露出来,将芯线绕成一个直径1~2 厘米小环(1~3

匝),焊接在外层上。

69、测量人体的生物磁信息是一种新的医疗诊断方法,这种生物磁的测量必须在磁场屏蔽室中进行,

这个屏蔽室必须能屏蔽从静磁场到1GHz 的交变电磁场,请提出这个屏蔽室的设计方案。

答:首先考虑屏蔽材料的选择问题,由于要屏蔽频率很低的磁场,因此要使用高导磁率的材料,比

如坡莫合金。由于坡莫合金经过加工后,导磁率会降低,必须进行热处理。因此,屏蔽室要作成拼

装式的,由板材拼装而成。事先将各块板材按照设计加工好,然后进行热处理,运输到现场,十分

小心的进行安装。每块板材的结合处要重叠起来,以便形成连续的磁通路。这样构成的屏蔽室能够

对低频磁场有较好的屏蔽效能,但缝隙会产生高频泄漏。为了弥补这个不足,在坡莫合金屏蔽室的

外层用铝板焊接成第二层屏蔽,对高频电磁场起到屏蔽作用。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:46 | 只看该作者
1、为什么要对产品做电磁兼容设计?
答:满足产品功能要求、减少调试时间,使产品满足电磁兼容标准的要求,使产品不会对系统中的其它设备产生电磁干扰。
2、对产品做电磁兼容设计可以从哪几个方面进行?
答:电路设计(包括器件选择)、软件设计、线路板设计、屏蔽结构、信号线/电源线滤波、电路的接地方式设计。
3、在电磁兼容领域,为什么总是用分贝(dB)的单位描述?
答:因为要描述的幅度和频率范围都很宽,在图形上用对数坐标更容易表示,而dB 就是用对数表示时的单位。
4、关于EMC,我了解的不多,但是现在电路设计中数据传输的速率越来越快,我在制做PCB板的时候,也遇到了一些PCB的EMC问题,但是觉得太潜。我想好好在这方面学习学习,并不是随大流,大家学什么我就学什么,是自己真的觉得EMC在今后的电路设计中的重要性越来越大,就像我在前面说的,自己了解不深,不知道怎么入手,想问问,要在EMC方面做的比较出色,需要有哪些基础知识,应该学习哪些基础课程。如何学习才是一条比较好的道路,我知道任何一门学问学好都不容易,也不曾想过短期内把他搞通,只是希望给点建议,尽量少走一些弯路。
答:关于EMC需要首先了解一下EMC方面的标准,如EN55022(GB9254),EN55024,以及简单测试原理,另外需要了解EMI元器件的使用,如电容,磁珠,差模电感,共模电感等,在PCB层面需要了解PCB的布局、层叠结构、高速布线对EMC的影响以及一些规则。还有一点就是对出现EMC问题需要掌握一些分析与解决思路。这些今后是作为一个硬件人员必须掌握的基本知识!
5、我是一个刚涉足PCB设计的新手,我想向您请教一下,要想做好PCB设计我应该多多掌握哪方面的知识?另外,在PCB设计中遇到的关于安规方面的知识一般在哪里能找到?盼望您的指点,不胜感激!
答:对于PCB设计应该掌握: 1、熟悉与掌握相关PCB设计软件,如POWERPCB/CANDENCE等; 2、了解熟悉所设计产品的具体架构,同时熟悉原理图电路知识,包含数字与模拟知识; 3、掌握PCB加工流程、工艺、可维护加工要求; 4、掌握PCB板高速信号完整性、电磁兼容(emi与ems)、SI、PI仿真设计等相关的知识; 5、 如果相关工作涉及射频,还需掌握射频知识; 6、对于PCB设计地的按规知识主要看GB4943或UL60950,一般的绝缘间距要求通过查表可以得到!

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:46 | 只看该作者
6、电磁兼容设计基本原则
答:电子线路设计准则电子线路设计者往往只考虑产品的功能,而没有将功能和电磁兼容性综合考虑,因此产品在完成其功能的同时,也产生了大量的功能性骚扰及其它骚扰。而且,不能满足敏感度要求。电子线路的电磁兼容性设计应从以下几方面考虑:
元件选择在大多数情况下,电路的基本元件满足电磁特性的程度将决定着功能单元和最后的设备满足电磁兼容性的程度。选择合适的电磁元件的主要准则包括带外特性和电路装配技术。因为是否能实现电磁兼容性往往是由远离基频的元件响应特性来决定的。而在许多情况下,电路装配又决定着带外响应(例如引线长度)和不同电路元件之间互相耦合的程度。具体规则是:
⑴在高频时,和引线型电容器相比,应优先进用引线电感小的穿心电容器或支座电容器来滤波。 ⑵在必须使用引线式电容时,应考虑引线电感对滤波效率的影响。 ⑶铝电解电容器可能发生几微秒的暂时性介质击穿,因而在纹波很大或有瞬变电压的电路里,应该使用固体电容器。 ⑷使用寄生电感和电容量小的电阻器。片状电阻器可用于超高频段。 ⑸大电感寄生电容大,为了提高低频部分的插损,不要使用单节滤波器,而应该使用若干小电感组成的多节滤波器。 ⑹使用磁芯电感要注意饱和特性,特别要注意高电平脉冲会降低磁芯电感的电感量和在滤波器电路中的插损。 ⑺尽量使用屏蔽的继电器并使屏蔽壳体接地。 ⑻选用有效地屏蔽、隔离的输入变压器。 ⑼用于敏感电路的电源变压器应该有静电屏蔽,屏蔽壳体和变压器壳体都应接地。 ⑽设备内部的互连信号线必须使用屏蔽线,以防它们之间的骚扰耦合。 ⑾为使每个屏蔽体都与各自的插针相连,应选用插针足够多的插头座。
7、方波脉冲驱动电感传感器的问题
答:1、信号测试过程中,尽量在屏蔽环境下进行,如果不便的话,至少要屏蔽传感器和前级。 2、测试过程中尽量使用差分探头,或至少要尽可能减短探头的接地线长度。这样能减少测试误差。 3、你的电路实际工作频率并不太高,可以通过布线减少振铃。为了噪声特性更好,应当考虑共模信号的抑制问题,必要时插入共扼电抗器,同时注意整个工作环境中的开关电源噪声,以及避免电源耦合。 4、如果传感器允许,可以使用电流放大模式,这有利于提高速度,降低噪声。模拟开关尽量放到前置放大器之后,尽管多了一路前放,但性能提高不少,而且降低调试难度。 5、如果十分介意波形,考虑额外的频率补偿。如果仅仅是数字检测,则应当降低工作频率。总而言之,能低频则低频,能隔直则隔直。 6、注意AD转换前的抗混叠滤波,以及软件滤波,提高数据稳定性。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:47 | 只看该作者
8、GPS电磁干扰现象表现:尤其是GPS应用在PMP这种产品,功能是MP4、MP3、FM调频+GPS导航功能的手持车载两用的GPS终端产品,一定得有一个内置GPS Antenna,这样GPS Antenna与GPS终端产品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易产生EMI/EMC电磁干扰,致使GPS Antenna的收星能力下降很多,几乎没办**常定位。采取什么样的办法可以解决 这样的EMI/EMC电磁干扰?
答:可以在上面加上ESD Filter,既有防静电又能抗电磁干扰。我们的手机客户带GPS功能的就用的这个方法。做这些的厂家有泰克(瑞侃),佳邦,韩国ICT等等很多。
9、板子上几乎所有的重要信号线都设计成差分线对,目的在增强信号抗干扰能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信号只定义在仿真信号或数字信号或都有定义? 2.在实际的线路图中差分线对上的网罗如滤波器,应如何分析其频率响应,是否还是与分析一般的二端口网罗的方法一样? 3.差分线对上承载的差分信号如何转换成一般的信号? 差分线对上的信号波形是怎样的,相互之间的关系如何?
答:1,差分信号只是使用两根信号线传输一路信号,依靠信号间电压差进行判决的电路,既可以是模拟信号,也可以是数字信号。实际的信号都是模拟信号,数字信号只是模拟信号用门限电平量化后的取样结果。因此差分信号对于数字和模拟信号都可以定义。
2,差分信号的频率响应,这个问题好。实际差分端口是一个四端口网络,它存在差模和共模两种分析方式。如下图所示。在分析频率相应的时候,要分别添加同极性的共模扫频源和互为反极性的差模扫频源。而相应端需要相应设置共模电压测试点Vcm=(V1+V2)/2, 和差模电压测试点Vdm=V1-V2。网络上有很多关于差分信号阻抗计算和原理的**,可以详细了解一下。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:47 | 只看该作者
42、在使用protel 99se软件设计PCB时,处理器的是89C51,晶振12MHZ 系统中还有一个40KHZ的超声波信号和800hz的音频信号,此时如何设计PCB才能提供高抗干扰能力?对于89C51等单片机而言,多大的信号的时候能够影响89C51的正常工作?除了拉大两者之间的距离之外,还有没有其它的技巧来提高系统抗干扰的能力?
答: PCB设计提供高抗干扰能力,当然需要尽量降低干扰源信号的信号变化沿速率,具体多高频率的信号,要看干扰信号是那种电平,PCB布线多长。除了拉开间距外,通过匹配或拓扑解决干扰信号的反射,过冲等问题,也可以有效降低信号干扰。
43、请问在PCB 布线中电源的分布和布线是否也需要象接地一样注意。若不注意会带来什么样的问题?会增加干扰么?
答:电源若作为平面层处理,其方式应该类似于地层的处理,当然,为了降低电源的共模辐射,建议内缩20倍的电源层距地层的高度。如果布线,建议走树状结构,注意避免电源环路问题。电源闭环会引起较大的共模辐射。
44、我做了个TFT LCD的显示屏,别人在做EMC测试时,干扰信号通过空间传导过来,导致屏幕显示的图象会晃动,幅度挺大的。谁能指点下,要怎么处理!是在几股信号线上加 干扰脉冲群,具体是叫什么名字我也不太清楚,干扰信号通过信号线辐射出来的。
答:如果是单独的LCD,EMC测试中的脉冲群试验几乎是过不去的,特别是用耦合钳的时候,会够你受的了。如果是仪器中用到了LCD,就不难解决了,例如信号线的退耦处理,导电膏适当减小LCD入口的阻抗,屏表面加屏蔽导电丝网等。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:47 | 只看该作者
45、前段时间EMC测试,GSM固定无线电话在100MHz-300MHz之间有辐射杂散现象。之后,公司寄给我两部喷有静电漆的屏蔽外壳话机,实验室不准换整部话机,我就把喷有铁磁性材料的静电漆的外壳换到了要修改测试的话机上。测试结果显示以前的杂散现象没有了,但是主频出现了问题,话机工作的主频是902MHz,但在905-910MHz之间又出现了几个频率,基本情况就是这样。修改过程中,我只换了外壳,电路板和其他硬件都没有做任何修改。
答:话机种类可以理解为:无线手机、无绳电话等等。需要明确一下:话机的类型、主机工作频率范围以及机壳静电喷涂材料的类型:如铁磁类或非铁磁类导电材料以及导电率等。
46、使用Protel Dxp实心敷铜时选pour over all same net objects有什么副作用?会不会引起干扰信号在整块板上乱窜,从而影响性能?我做的是一块低频的数据采集卡,这个问题可能不需要担心,但还是想搞清楚。
答1:对于模、数混合的PCB板,模、数、地建议分开,最后再同点接地,如用“瓷珠”或0欧电阻连接。高速的数据线最好有两根地线平行走,可以减少干扰。
答2:pour over all same net objects对信号的性能没有什么影响,只是对一些焊盘的焊接有影响,散热比较快。这样做对EMI应该是有好处的。增加焊盘与铜的接触面积。
答3:实心敷铜时选pour over all same net objects不会有副作用。应该选择为铺花焊盘而不是实心焊盘,因为实心焊盘散热快,可能导致回流焊时发生立碑的情况。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:47 | 只看该作者
47、请问什么是磁珠,有什么用途?磁珠连接、电感连接或者0欧姆电阻连接又是什么?
答:磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。
磁珠是用来吸收超高频信号,象一些RF电路,PLL,振荡电路,含超高频存储器电路(DDR SDRAM,RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件,用在LC振荡电路,中低频的滤波电路等,其应用频率范围很少超过错50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构(电路)中的RF噪声,RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分,直流成分是需要的有用信号,而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射(EMI)。要消除这些不需要的信号能量,使用片式磁珠扮演高频电阻的角色(衰减器),该器件允许直流信号通过,而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上,然而,低频信号也会受到片式磁珠的影响。
要正确的选择磁珠,必须注意以下几点:
1、不需要的信号的频率范围为多少;
2、噪声源是谁;
3、需要多大的噪声衰减;
4、环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);
5、电路和负载阻抗是多少;
6、是否有空间在PCB板上放置磁珠;
前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,即电阻,感抗和总阻抗。总阻抗通过ZR22πfL()2+:=fL来描述。通过这一曲线,选择在希望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠型号。 片式磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。 使用片式磁珠和片式电感的原因: 是使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的EMI噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。

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lzmm|  楼主 | 2013-11-24 23:47 | 只看该作者
48、刚才是做硬件设计的工作。请教各位怎么样确定消除导线间串扰得电容容值。
答:在PCB布线时应该注意不要有太长的平行走线,尤其是高速或高摆幅信号。如果无法避免,其间保持足够的距离或者添加地线隔离。受体积限制和抗干扰要求高的部位可用金属屏蔽合隔离。
49、在实际做产品的时候发现了一个很头疼的问题。将开发的样机放在某个干扰很厉害的车上的时候,为了解决续流的问题,讲一个小电瓶并接在汽车的电源上(加了一个二极管防止小电瓶的电压被拉跨。)但是发现一旦与汽车的打铁地线一连接,终端就会被干扰。有好的建议吗?
答:这是很明显的EMC问题,车上电火花干扰,导致你的终端设备被干扰,这个干扰可能是辐射,也可能是传导到你的终端。
这个问题很多种原因:
1、接地问题,你的终端主板上地线的走线问题,布铜的情况
2、外壳的屏蔽问题,做好是金属外壳,将不是金属部分外壳用锡箔封上,可以一试
3、线路板的布局,电源部分和CPU部分尽量分开,电源部分走线要尽量粗,尽量短,布线规则很重要
4、线路板的层数比较重要,一般汽车上电子产品主板最好是至少4层板,两层板抗干扰可能较差
5、加磁环,你可以考虑在做试验时在电源线上套上磁环
当然可能还有很多别的解决方法,具体情况可能不一样,希望对你能够有所帮助

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andyding| | 2013-11-25 10:03 | 只看该作者
回头仔细来看看

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张允| | 2013-11-25 13:02 | 只看该作者
这个文件中的85问:
http://pan.baidu.com/s/1AExVZ
本论坛链接:
https://bbs.21ic.com/icview-635724-1-1.html

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zwxhehe2012| | 2013-11-25 16:28 | 只看该作者
好资料,学习一下

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wyscjm| | 2013-11-28 10:24 | 只看该作者
hao tie

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youluo235| | 2013-11-28 18:19 | 只看该作者
mark 一下。学习了。

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zeluo| | 2013-11-28 18:30 | 只看该作者
电磁兼容的好**   谢谢了    楼主    电磁兼容这一块   是开关电源的难点   需要好好消化消化

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zhouli09| | 2013-12-12 00:07 | 只看该作者
挺好的,学习了

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wangdezhi| | 2013-12-12 23:50 | 只看该作者
这个内容比较丰富的。

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38
wangdezhi| | 2013-12-12 23:51 | 只看该作者
谢谢楼主分享的。

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1988020566| | 2013-12-18 00:21 | 只看该作者
很全面的资料的。

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1988020566| | 2013-12-18 00:21 | 只看该作者
谢谢分享的。

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