用最佳终端匹配策略降低电磁辐射的干扰.doc

用最佳终端匹配策略降低电磁辐射的干扰为使产品达到EMI辐射标准,往往需要给系统增添一些复杂的滤波器、屏蔽密封材料和其他一些昂贵的元器件。由于电磁相互作用的本质相当复杂,因而确定EMI辐射究竟是从什么地方泄漏出去的非常困难,所以降低EMI辐射常常被认为是“魔术”,因此我们常盲目地使用一些单凭经验的解决办法。然而那些单凭经验的解决办法是根据以前的技术发展起来的,不一定适用于当今的设计实践。不添加任何元器件往往不可能降低系统的辐射干扰,但如果仔细为使产品达到EMI辐射标准,往往需要给系统增添一些复杂的滤波器、屏蔽密封材料和其他一些昂贵的元器件。由于电磁相互作用的本质相当复杂,因而确定EMI辐射究竟是从什么地方泄漏出去的非常困难,所以降低EMI辐射常常被认为是“魔术”,因此我们常盲目地使用一些单凭经验的解决办法。然而那些单凭经验的解决办法是根据以前的技术发展起来的,不一定适用于当今的设计实践。不添加任何元器件往往不可能降低系统的辐射干扰,但如果仔细分析系统内部某些值得注意的信号,就可以减少需要添加的元器件,从而降低系统的制造成本。共模电流和EMI辐射EMI辐射主要由共模电流引起。所谓共模电流主要是指那些在意料不到的地点所出现的电流。共模电流与附近的输入/输出电缆或其他没有很好屏蔽的导体耦合,从而引起了辐射。共模电流常由各种不同的设计缺陷而造成。PC线路板上的走线路径(trace)是为了让所有返回的电流通过线路板的参考平面(通常是电源平面或者地平面)中的走线路径直接返回。然而并非所有的返回电流都能够直接经过信号走线返回。因为试图找到电感最小的返回路径,返回的电流会蔓延到整个平面上。大部分返回电流将经过设计的走线返回,但并非全部电流都会通过规定的走线返回,从而导致部分电流在那些从未想到的不该出现的地方出现了。线路板的布局设计对高速信号来说常常不是最佳的。例如高速时钟的布线路径越过线路板参考平面的断面(如电源平面中的连接不同直流电源的供电线路部分)时,返回电流一定会找到某些其他的路径流回电源。即使在越过电源平面的裂口处放上电容器,由于电容器、必要的通孔、衬垫等的附加电感,也会使返回电流中的高频率成分不仅仅局限于信号布线的走线中。另外一个常见的问题是当高频信号线路的布线经过信号通孔连接到线路板的不同层面时发生的。此时返回电流一定会越过一个层面流到另外一个层面(可能通过电容耦合、附加电感、通孔等),电流返回电源的路径常常出人意料。虽然产生共模电流的原因多种多样,并且很难预测,但是所有的共模电流都来自有意义的信号电流,这一点是100%正确的。这就是说,在PC机的线路板上的某处,有用的信号常常在无意中产生了捣乱的共模电流。因此有必要确认那些有用信号的必要谐波分量确实在我们的控制中,而那些没有用处的谐波分量已被我们清除掉了。因此在输入/输出端口添加滤波器或者在屏蔽封装中添加衬垫来阻止从现有的屏蔽封装中泄漏出来的高频谐波分量,已没有任何意义,因为我们已经从根本上消除了原始信号源中那些没用的产生干扰的谐波分量。信号完整性工具大多数高速PC机线路板在设计时都经过许多种不同的商业信号完整性分析软件工具的检验。工程师们用信号完整性分析工具,核查线路板的布局布线,以确认在接收端的电压波形是否