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微帶線系列-EMC

來源:一博科技 時間:2015-6-1 類別:微信自媒體

作者:陳德恒  一博科技高速先生團隊隊員    系列:微帶線

這一系列是針對微帶線的。在平時,大家對微帶線的印象可能是這樣的:EMC難過、串擾大、損耗小、傳輸速度快、加工工序多????在這里小陳將自己所知和盤托出,看能否為大家將微帶線抽絲剝繭。


第一篇文章并非原創,翻譯自Eric Bogatin大神。


我剛從2013某EMC論壇回來,我發現很多EMC工程師都還有一個錯誤的觀點。

大家都認為共模信號是主要的EMC來源,實際上并不是這樣的,有一些共模信號并不會向外輻射。

在EMC界,大家把common currents叫做common mode currents或者CM currents??催^我的書的人都知道我不喜歡這么叫,mode這個單詞指的是一種互聯關系,而共模信號只是同方向傳播的電流而已。


共模電流是線纜中的凈電流。共模信號的回流是在附近的任意的導體中。通常情況下我們會認為共模電流輻射很強。


實際上一個3uA的共模電流在1米長的線纜上跑100兆的時候,就過不了FCC的part 15 classB了。這么小的電流是很常見的,所以我們會認為共模電流很不好。EMC工程師對此很警惕。


但問題是在不同條件下,共模電流可能是不好的也可能是可以無視的。

當信號與地的耦合程度不如信號線之間的耦合程度時,共模信號輻射會很強,是不好的。


但是如果工程師能將回流平面做得比較近的話,共模信號并沒有太多輻射,這種情況下就可以不考慮。


添加屏蔽罩的原因也是如此,屏蔽罩并不只是去屏蔽信號輻射,也是作為一個回流平面給共模信號回流。屏蔽罩也不會影響雙絞線的阻抗,提供這個回流平面之后,雙絞線就不會輻射了。


微帶線就是空氣在上回流平面在下,所有PCB都有微帶線在表底層。有一個錯誤的看法就是微帶線輻射嚴重,還有一種看法是因為微帶線輻射大所以要緊耦合。他們錯誤的原因都是一樣的。


單端信號下方會有電流流過,與回流路徑之間的耦合就相當于我們的差分信號。差分信號同樣也會有回流,如下圖所示。


Figure 1. Current density at 100 MHz in a tightly coupled microstrip differential pair, simulated with Ansoft's SI2D.


去年有5億平方英尺的PCB板子生產出來,也就是說有10億平方英尺的微帶線,他們都是經過了EMC驗證確定輻射合格的。


所有的微帶線都會輻射?2012年就有10億平方英尺輻射合格。當然,沒有好的回流平面他們會輻射,同樣也包括帶狀線。


難道我們還需要增加微帶線之間的耦合去防止他們的輻射?這只是你從表面看到的現象,從表面你只能看到信號都在表層上。用用你的腦子(Eric的名言,be the signal)。當你用腦去看的時候你會發現信號與第二層還有一部分回流。


表層差分的回流是在另一條線上,這是亂吹的,實際情況不是這樣,讓我們看看數據。差分對之間是互為回流,但是還有90%的回流是在平面上。


共模信號就像兩條單端的傳輸線一樣,在相鄰平面回流。增加信號與地之間的耦合會減小共模信號的輻射,增加差分對之間的耦合對這沒有好處。


如果你能把信號和地之間的耦合增加,那就增加這樣的耦合去減小輻射吧。

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