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[導(dǎo)讀]眾多數(shù)字工程師難以處理EMC問題。與模擬世界的一些觀點相反,這并不是因為他們沒有說話能力,也不是因為他們在學(xué)校里沒有刻苦學(xué)習,實際上與工程師個人沒有任何關(guān)系。而現(xiàn)在

眾多數(shù)字工程師難以處理EMC問題。與模擬世界的一些觀點相反,這并不是因為他們沒有說話能力,也不是因為他們在學(xué)校里沒有刻苦學(xué)習,實際上與工程師個人沒有任何關(guān)系。而現(xiàn)在許多有關(guān)EMC的難題的根本潛在原因是態(tài)度問題,即:數(shù)字工程師不相信EMC。這種令人遺憾的情況是由多種因素造成的,我們的教育機構(gòu)、儀器(集成電路、仿真工具等)的制造商以及工程管理方面的低劣性能都有無法推卸的責任。

我們的機構(gòu)、廠商和管理者無意地宣傳了五種誤解,致使許多數(shù)字工程師新手無法正確理解EMC,甚至不相信它的存在,對于剛從學(xué)校出來的數(shù)字工程師新手來說,最多只是一個神話。

你對五種誤解了解得越多,就越能理解許多數(shù)字工程師的觀點,從而幫助你解決不可避免的EMC難題。

Ⅰ數(shù)字工程師不相信電流是循環(huán)流動的

從數(shù)字簡圖上可以看出,邏輯網(wǎng)上的數(shù)字信號是在門之間傳遞的,這些信號是以電子流的形式實現(xiàn)傳遞的,而電子流也總是循環(huán)流動的,但是在簡圖中并沒有示意返回信號流的路徑。

許多數(shù)字工程師都相信返回的路徑是不相干的。如果邏輯驅(qū)動器充當電壓源,而輸入充當電壓接收器,他們則推論出擔心電流的原因。示波器和邏輯分析器廠商主要推銷電壓狀態(tài)的探針,增加了對EMC的誤解。若電流感應(yīng)良好的探針具有接近活性的極微小的探尖,則可以在單個的BGA球上看見電流的流動,這變成了 “現(xiàn)實”,而不僅僅是單純的理論概念。

比如說,你準備與某個數(shù)字工程師共同研究普通狀態(tài)的電纜輻射問題,首先你需要確信這個工程師是否真正理解電流是循環(huán)流動的這一事實。

Ⅱ數(shù)字工程師不相信H場

我將這類誤解歸因于教育系統(tǒng),他們將重點放在電子域效應(yīng)上,而不是磁性上。這是電子管時代的產(chǎn)物,其主要特征是電路阻抗非常高。例如,電子管的板極電路可能有100,000 歐姆的阻抗,大大高于自由空間的阻抗(377歐姆),因此板極電路周圍的大多數(shù)近場能量將處于電子場狀態(tài),多數(shù)的交叉耦合與寄生耦合問題都將產(chǎn)生電子場或電容性效應(yīng)。

現(xiàn)在的高速數(shù)字系統(tǒng)電路是低阻抗的,接近50歐姆,大大低于377歐姆的自由空間阻抗,而數(shù)字電路周圍的大多數(shù)近場能量則處于磁場狀態(tài),并非電子場狀態(tài),因此高速數(shù)字系統(tǒng)中的交叉干擾、接地逆跳和干擾問題涉及電流、磁場和電感的循環(huán)。

在EMC世界中,數(shù)字電路板周圍的近場能量大多數(shù)是磁性的,這是普通的常識,但數(shù)字工程師卻不了解。

Ⅲ數(shù)字工程師不相信門是差動放大器

典型的產(chǎn)品數(shù)據(jù)單中是采用絕對伏特單位對輸入電壓的靈敏度進行評定的,但是就門僅僅對應(yīng)于輸入引腳電壓和指定的參考引腳電壓之間的區(qū)別而言,沒有作出明確的說明,另外,也不明確哪一個是指定的參考引腳。(對于TTL來說,指陰極電源干線;對ECL來說,指陽極線。)

這種概念的不明確使許多工程師認為門可以感知“絕對零”伏特,就好象具有魔力的電線從芯片中引出,連接到地球的中心,從而找出“真正的”接地參考電壓。因而,他們無法理解系統(tǒng)中的兩點接地電壓不相等時所產(chǎn)生的問題。

當然,沒有一個廠商會承認他們生產(chǎn)的芯片容易受到接地移動的影響,因此他們無法談?wù)摳嘤嘘P(guān)這方面的情況也是意料之中的事。此外,這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許芯片之間進行接地移動,這很有可能出現(xiàn)故障,而且可能生成大量的EMI,并面臨ESD和其它的免除性問題,這才是嚴重的問題。

大多數(shù)的數(shù)字工程師都沒有花時間去考慮系統(tǒng)中不同的接地電壓的存在,以及對性能產(chǎn)生的效應(yīng),或者實現(xiàn)接地移動的機制。

Ⅳ數(shù)字工程師不相信電磁波

盡管在工作中會遇到大量的有關(guān)電磁場的實例(如微波爆米花和電視),但許多的數(shù)字工程師仍不相信數(shù)字系統(tǒng)中產(chǎn)生過這種效應(yīng),其根源在于波動不存在于 Spice設(shè)備中。一代電路設(shè)計者相信基于Spice的軟件仿真世界是真實條件下運作的真實電路的表現(xiàn),但他們不理解這是有限制性的。剛從學(xué)校畢業(yè)的數(shù)字設(shè)計者認為,Spice不能做E&M場,因此肯定是不存在的。

仿真自然有它的作用,總的來說,如果你知道要模擬什么,那么它就能產(chǎn)生奇跡。但是你若致力于比如EMC的研究,則會過分吹噓仿真的優(yōu)勢,而問題在于我們不一定知道影響最大的是什么效應(yīng),仿真也無能為力。Samuel Clemens曾說過:“我們永遠無法預(yù)測災(zāi)難的降臨。”

Ⅴ數(shù)字工程師不相信理解EMC有助于我們自身的事業(yè)發(fā)展

這屬于管理方面的問題,發(fā)生的原因不難看出。

假設(shè)Joe是一位出色的產(chǎn)品設(shè)計師和數(shù)字界的精英,他剛剛完成有關(guān)EMC的論述,并使其最新的產(chǎn)品在初審時就通過了FCC和EC規(guī)定,他是一個天才!

接下來發(fā)生的事如預(yù)言所說,Joe的設(shè)計生涯結(jié)束了,他不會再在公司設(shè)計其它的處理器,取而代之,他開始解決Fred的EMC問題,接著是Bob的問題,然后是其它的種種問題。他高效率地排除了這些問題,重復(fù)使用他的EMC經(jīng)驗,而其他人則因淋濕的處理器板又能重新工作而收獲應(yīng)得的報酬。

在當今的商業(yè)世界,典型的數(shù)字工程師只能從數(shù)字的功能性方面獲得回報,而不是為生產(chǎn)所作的全面準備工作。

結(jié)論

我們可以依靠我們的EMC專家、信號完整性專家和大學(xué)里的所有智慧的研究者來幫助消除以上這五種誤解,從而幫助我們減少在今后的十年中將面對的EMC難題,這樣計算機產(chǎn)業(yè)的未來將大為改觀。

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