HFSS EMC的13個知識問答

2016-11-13 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1、為什么要對產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計?

答:滿足產(chǎn)品功能要求、減少調(diào)試時間,使產(chǎn)品滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求,使產(chǎn)品不會對系統(tǒng)中的

其它設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。

2、對產(chǎn)品做電磁兼容設(shè)計可以從哪幾個方面進(jìn)行?

答:電路設(shè)計(包括器件選擇)、軟件設(shè)計、線路板設(shè)計、屏蔽結(jié)構(gòu)、信號線/電源線濾波、電路的

接地方式設(shè)計。

3、在電磁兼容領(lǐng)域,為什么總是用分貝(dB)的單位描述?

答:因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬,在圖形上用對數(shù)坐標(biāo)更容易表示,而dB 就是用對數(shù)表示

時的單位。

4、關(guān)于EMC,我了解的不多,但是現(xiàn)在電路設(shè)計中數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试絹碓娇?我在制做PCB板的時候,也遇到了一些PCB的EMC問題,但是覺得太潛。我想好好在這方面學(xué)習(xí)學(xué)習(xí),并不是隨大流,大家學(xué)什么我就學(xué)什么,是自己真的覺得EMC在今后的電路設(shè)計中的重要性越來越大,就像我在前面說的,自己了解不深,不知道怎么入手,想問問,要在EMC方面做的比較出色,需要有哪些基礎(chǔ)知識,應(yīng)該學(xué)習(xí)哪些基礎(chǔ)課程。如何學(xué)習(xí)才是一條比較好的道路,我知道任何一門學(xué)問學(xué)好都不容易,也不曾想過短期內(nèi)把他搞通,只是希望給點(diǎn)建議,盡量少走一些彎路。

答:關(guān)于EMC需要首先了解一下EMC方面的標(biāo)準(zhǔn),如EN{{55022:0}}(GB9254),EN{{55024:0}},以及簡單測試原理,另外需要了解EMI元器件的使用,如電容,磁珠,差模電感,共模電感等,在PCB層面需要了解PCB的布局、層疊結(jié)構(gòu)、高速布線對EMC的影響以及一些規(guī)則。還有一點(diǎn)就是對出現(xiàn)EMC問題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個硬件人員必須掌握的基本知識!

5、我是一個剛涉足PCB設(shè)計的新手,我想向您請教一下,要想做好PCB設(shè)計我應(yīng)該多多掌握哪方面的知識?另外,在PCB設(shè)計中遇到的關(guān)于安規(guī)方面的知識一般在哪里能找到?盼望您的指點(diǎn),不勝感激!

答:對于PCB設(shè)計應(yīng)該掌握: 1、熟悉與掌握相關(guān)PCB設(shè)計軟件,如POWERPCB/CANDENCE等; 2、了解熟悉所設(shè)計產(chǎn)品的具體架構(gòu),同時熟悉原理圖電路知識,包含數(shù)字與模擬知識; 3、掌握PCB加工流程、工藝、可維護(hù)加工要求;4、掌握PCB板高速信號完整性、電磁兼容(emi與ems)、SI、PI仿真設(shè)計等相關(guān)的知識; 5、如果相關(guān)工作涉及射頻,還需掌握射頻知識; 6、對于PCB設(shè)計地的按規(guī)知識主要看GB4943或UL{{60950:0}},一般的絕緣間距要求通過查表可以得到!

6、電磁兼容設(shè)計基本原則

答:電子線路設(shè)計準(zhǔn)則電子線路設(shè)計者往往只考慮產(chǎn)品的功能,而沒有將功能和電磁兼容性綜合考慮,因此產(chǎn)品在完成其功能的同時,也產(chǎn)生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。而且,不能滿足敏感度要求。電子線路的電磁兼容性設(shè)計應(yīng)從以下幾方面考慮:

元件選擇在大多數(shù)情況下,電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設(shè)備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準(zhǔn)則包括帶外特性和電路裝配技術(shù)。因為是否能實現(xiàn)電磁兼容性往往是由遠(yuǎn)離基頻的元件響應(yīng)特性來決定的。而在許多情況下,電路裝配又決定著帶外響應(yīng)(例如引線長度)和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規(guī)則是:

⑴在高頻時,和引線型電容器相比,應(yīng)優(yōu)先進(jìn)用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。

⑵在必須使用引線式電容時,應(yīng)考慮引線電感對濾波效率的影響。

⑶鋁電解電容器可能發(fā)生幾微秒的暫時性介質(zhì)擊穿,因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里,應(yīng)該使用固體電容器。

⑷使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。

⑸大電感寄生電容大,為了提高低頻部分的插損,不要使用單節(jié)濾波器,而應(yīng)該使用若干小電感組成的多節(jié)濾波器。

⑹使用磁芯電感要注意飽和特性,特別要注意高電平脈沖會降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插損。

⑺盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。 ⑻選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。

⑼用于敏感電路的電源變壓器應(yīng)該有靜電屏蔽,屏蔽殼體和變壓器殼體都應(yīng)接地。

⑽設(shè)備內(nèi)部的互連信號線必須使用屏蔽線,以防它們之間的騷擾耦合。

⑾為使每個屏蔽體都與各自的插針相連,應(yīng)選用插針足夠多的插頭座。

7、方波脈沖驅(qū)動電感傳感器的問題

答:1、信號測試過程中,盡量在屏蔽環(huán)境下進(jìn)行,如果不便的話,至少要屏蔽傳感器和前級。 2、測試過程中盡量使用差分探頭,或至少要盡可能減短探頭的接地線長度。這樣能減少測試誤差。 3、你的電路實際工作頻率并不太高,可以通過布線減少振鈴。為了噪聲特性更好,應(yīng)當(dāng)考慮共模信號的抑制問題,必要時插入共扼電抗器,同時注意整個工作環(huán)境中的開關(guān)電源噪聲,以及避免電源耦合。 4、如果傳感器允許,可以使用電流放大模式,這有利于提高速度,降低噪聲。模擬開關(guān)盡量放到前置放大器之后,盡管多了一路前放,但性能提高不少,而且降低調(diào)試難度。 5、如果十分介意波形,考慮額外的頻率補(bǔ)償。如果僅僅是數(shù)字檢測,則應(yīng)當(dāng)降低工作頻率?？偠灾?能低頻則低頻,能隔直則隔直。 6、注意AD轉(zhuǎn)換前的抗混疊濾波,以及軟件濾波,提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。

8、GPS電磁干擾現(xiàn)象表現(xiàn):尤其是GPS應(yīng)用在PMP這種產(chǎn)品,功能是MP4、MP3、FM調(diào)頻+GPS導(dǎo)航功能的手持車載兩用的GPS終端產(chǎn)品,一定得有一個內(nèi)置GPS Antenna,這樣GPS Antenna與GPS終端產(chǎn)品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易產(chǎn)生EMI/EMC電磁干擾,致使GPS Antenna的收星能力下降很多,幾乎沒辦法正常定位。采取什么樣的辦法可以解決這樣的EMI/EMC電磁干擾?

答:可以在上面加上ESD Filter,既有防靜電又能抗電磁干擾。我們的手機(jī)客戶帶GPS功能的就用的這個方法。做這些的廠家有泰克(瑞侃),佳邦,韓國ICT等等很多。

9、板子上幾乎所有的重要信號線都設(shè)計成差分線對,目的在增強(qiáng)信號抗干擾能力.那俺一直有很多困惑的地方: 1.是否差分信號只定義在仿真信號或數(shù)字信號或都有定義? 2.在實際的線路圖中差分線對上的網(wǎng)羅如濾波器,應(yīng)如何分析其頻率響應(yīng),是否還是與分析一般的二端口網(wǎng)羅的方法一樣? 3.差分線對上承載的差分信號如何轉(zhuǎn)換成一般的信號? 差分線對上的信號波形是怎樣的,相互之間的關(guān)系如何?

答:1,差分信號只是使用兩根信號線傳輸一路信號,依靠信號間電壓差進(jìn)行判決的電路,既可以是模擬信號,也可以是數(shù)字信號。實際的信號都是模擬信號,數(shù)字信號只是模擬信號用門限電平量化后的取樣結(jié)果。因此差分信號對于數(shù)字和模擬信號都可以定義。

2,差分信號的頻率響應(yīng),這個問題好。實際差分端口是一個四端口網(wǎng)絡(luò),它存在差模和共模兩種分析方式。如下圖所示。在分析頻率相應(yīng)的時候,要分別添加同極性的共模掃頻源和互為反極性的差模掃頻源。而相應(yīng)端需要相應(yīng)設(shè)置共模電壓測試點(diǎn)Vcm=(V1+V2)/2, 和差模電壓測試點(diǎn)Vdm=V1-V2。網(wǎng)絡(luò)上有很多關(guān)于差分信號阻抗計算和原理的文章,可以詳細(xì)了解一下。

3,差分信號通常進(jìn)入差分驅(qū)動電路,放大后得到差分信號。最簡單的就是差分共射鏡像放大器電路了,這個在一般的模擬電路教材都有介紹。下圖是某差分放大器件的spice電路圖和輸出信號波形,一般需要他們完全反相,有足夠的電壓差大于差模電壓門限。當(dāng)然信號不可避免有共模成分,所以差分放大器一個很重要的指標(biāo)就是共模抑制比Kcmr=Adm/Acm。

10、我為單位的直流磁鋼電機(jī)設(shè)計了一塊調(diào)速電路,電源端以用0.33uf+夏普電視機(jī)電感+0.33uf后不理想,后用4只電感串在PCB板電源端,但在30~50MHz之間超了12db,該如何處理?

答:通常來講,LC或PI型濾波電路比單一的電容濾波或電感濾波效果要好。您所謂的電源端以用0.33uf+夏普電視機(jī)電感+0.33uf后不理想不知道是什么意思?是輻射超標(biāo)嗎?在什么頻段?我猜測直流磁鋼電機(jī)供電回路中,反饋噪聲幅度大,頻率較低,需要感值大一點(diǎn)的電感濾波,同時采用多級電容濾波,效果會好一些。

11、最近正想搞個0--150M,增益不小于80 DB的寬帶放大器,!請問在EMC方面應(yīng)該注意什么問題呢?

答1:

寬帶放大器設(shè)計時特別要注意低噪聲問題,比如要電源供給必須足夠穩(wěn)定等。

答2:

1. 注意輸入和數(shù)出的阻抗匹配問題,比如共基輸入射隨輸出等

2. 各級的退偶問題,包括高頻和低頻紋波等 3. 深度負(fù)反饋,以及防止自激振蕩和環(huán)回自激等 4. 帶通濾波氣的設(shè)計問題

答3:實在不好回答,看不到實際的設(shè)計,一切建議還是老生常談:注意EMC的三要素,注意傳導(dǎo)和輻射路徑,注意電源分配和地彈噪聲。150MHz是模擬信號帶寬,數(shù)字信號的上升沿多快呢?如果轉(zhuǎn)折頻率也在150MHz以下,個人認(rèn)為,傳導(dǎo)耦合,電源平面輻射將是主要考慮的因素,先做好電源的分配,分割和去耦電路吧。80dB,增益夠高的,做好前極小信號及其參考電源和地的隔離保護(hù),盡量降低這個部分的電源阻抗。

12、求教小功率直流永磁電機(jī)設(shè)計中EMC的方法和事項。生產(chǎn)了一款90W的直流永磁電機(jī)(110~120V,轉(zhuǎn)速2000/分鐘)EMC一直超標(biāo),生產(chǎn)后先把16槽改24槽,有做了軸絕緣,未能達(dá)標(biāo)!現(xiàn)在又要設(shè)計生產(chǎn)125W的電機(jī),如何處理?

答:直流永磁電機(jī)設(shè)計中EMC問題,主要由于電機(jī)轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生反電動勢和換相時引起的打火。具體分析,可以使用RMxpert來設(shè)計優(yōu)化電機(jī)參數(shù),Maxwell2D來仿真EMI實際輻射。

13、是否可用阻抗邊界(Impedance)方式設(shè)定?或者用類似的分層阻抗 RLC阻抗?又或者使用designer設(shè)計電路和hfss協(xié)同作業(yè)?

答:集中電阻可以用RLC邊界實現(xiàn);如果是薄膜電阻,可以用面阻抗或阻抗編輯實現(xiàn)。

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