PCB設(shè)計(jì)與輻射的關(guān)系

除了保證一個(gè)可靠的工作電路，的電磁兼容設(shè)計(jì)的主要目的就是減小線路板的電磁輻射，保證設(shè)備滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。由于一個(gè)電路的電磁輻射效率高，其接收效率也高。因此，在設(shè)計(jì)中抑制線路板的電磁輻射，也相應(yīng)地提高了線路板的抗干擾能力。

　　線路板的輻射主要產(chǎn)生于走線和“I／O”電纜。前面介紹了共模和差模電流，從這兩種電流的模式出發(fā)，可把輻射分為差模輻射和共模輻射兩種。

　　· 差模輻射：電路工作電流在信號(hào)環(huán)路中流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。而流動(dòng)的電流是差模,因此產(chǎn)生的輻射稱為差模輻射；

　　· 共模輻射：當(dāng)傳輸信號(hào)的導(dǎo)體的電位與鄰近導(dǎo)體的電位不同時(shí)，相互之間就會(huì)產(chǎn)生電流。即使沒有任何導(dǎo)體連接，高頻電流也會(huì)通過寄生電容流動(dòng)。這種電流稱為共模電流，其產(chǎn)生的輻射稱為共模輻射。

　　電纜的輻射主要以共模輻射為主。用電流環(huán)路模型來分析差模輻射，可分別得出近場(chǎng)區(qū)域和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的輻射電磁場(chǎng)。

　　同理分析共模輻射，分別得出近場(chǎng)區(qū)域和遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)域的輻射電磁場(chǎng)。

　　與前面差模電流不同的是，共模電流的實(shí)際值很難預(yù)先估算出來。

　　以上介紹的輻射并不完全符合實(shí)際應(yīng)用電路的情況，因?yàn)楣降耐茖?dǎo)都假設(shè)在單根導(dǎo)線模型中，電路阻抗在近場(chǎng)為無限大，并且在電流環(huán)路模型中，電路是短路的。在實(shí)際電路中，電路不是理想的環(huán)路，也不是完全開路的導(dǎo)線。因此，利用理想模型進(jìn)行輻射估計(jì)，會(huì)在近場(chǎng)出現(xiàn)較大的誤差。

　　同時(shí)，遠(yuǎn)場(chǎng)的輻射與電路的阻抗無關(guān)。

　　另外，在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)中，通常使用電場(chǎng)強(qiáng)度來表征輻射的強(qiáng)度。實(shí)際中只要對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度作出規(guī)范的限制，即可使電路達(dá)到電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)。這里，最常用的公式是差模輻射預(yù)測(cè)公式，用于預(yù)測(cè)電路的差模輻射是否會(huì)導(dǎo)致輻射超過電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。

　　E=2.6IAf2/D(μV/m) (2－16)

　　由上面的公式可知，直接得出減小差模輻射就是控制差模電流I、頻率f或環(huán)路面積A。使用低功耗的芯片，利用緩沖器都可以減小差模電流I；使用低速芯片，降低電路的頻率可以減小f.但這兩種方法在實(shí)踐中都有一定的局限性。剩下的而且是最現(xiàn)實(shí)的手段就是控制信號(hào)的環(huán)路面積。這要求設(shè)計(jì)者在選用芯片時(shí)盡量選用大規(guī)模集成電路，采用表面安裝工藝制造的芯片，不使用安裝座等；另一方面，在線路板布線時(shí)，盡量控制信號(hào)回路的面積。

　　最常用共模輻射預(yù)測(cè)公式為

　　E=1.26ILf/D (2－17)

　　同理可知，只要控制以上公式的3個(gè)參量，即可達(dá)到減小共模輻射的標(biāo)準(zhǔn)。可以采用共模扼流圈，在共模電壓一定的情況下，增加共模電流流動(dòng)路徑的阻抗；或在滿足使用要求的前提下，盡量縮短電纜。