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面向液晶电视的电磁兼容设计技术综述

   2011-01-19 2780

  集成芯片:在同一集成芯片中,也将模拟地和数字地分开铺地。如液晶电视的主驱动板经常会使用的AD公司的模数转换芯片AD9883,在印制板设计时我们就可以将该芯片模拟部分的地和数字部分的地分开铺地。最后再通过一根比较短的导线将两地单点连接起来。或者是将两地通过一个1nF的旁路电容连接起来。

  晶振:数字电路中的时钟电路是目前电子产品中主要的电磁干扰源之一,是EMC设计的主要内容。晶振是一个强辐射发射源。晶振内部电路产生大的RF电流,以至于晶体的地引线不能以很少的损耗充分地将比较大的Ldi/dt电流引到地平面,结果金属外壳变成了单极天线。晶振的周边就是一个辐射场。

  故晶振电路尽量远离接口电路,如串口、地址线、数据线等。以避免接口电路将晶振的谐波信号带出印制板以造成电磁干扰。晶振的两个脚都要加RC滤波电路.同时一定要将晶振的金属外壳与印制板上的地连接起来。另外,晶振与芯片引脚尽量靠近,用地线把时钟区隔离起来,放置一个局部地平面并且通过多个过孔与地线连接。

  电容去耦:利用电容去耦来降低电磁干扰,电容去耦可以分为三种:整体的、局部的和板间的。

  整体去耦电容工作在低频状态,为整个电路板提供一个稳定的电压和电流。它应放置在紧靠印制电路板电源线和地线的地方。典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对几十MHz以上的噪声几乎不起作用。所以对于20MHz以上的噪声,采用0.01μF的电容去耦。

  局部去耦电容使集成电路得到的供电电压比较平稳;另外还旁路掉该器件的高频噪声。

  板间去耦电容是指电源面和接地面之间的电容,主要解决电源中产生的高频瞬变电流。电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。去耦电容的引线不能过长,一般都紧靠在集成电路电源旁边,连线要粗一些。

  磁珠滤波:在主板上的所有信号输入端(如YPBPR接口、VGA接口)都要加入磁珠滤波。磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰,还具有吸收静电脉冲的能力。它扮演高频电阻的角色,即将高频衰减掉。该器件允许直流信号通过,而滤除交流信号。

  选择磁珠时,必须注意以下几个因素:

  1、不需要的信号频率范围为多少;

  2、噪声源是谁;

  3、需要多大的噪声衰减;

  4、环境条件是什么(温度,直流电压,结构强度);

  5、电路和负载阻抗是多少;

  6、是否有空间在PCB板上放置磁珠。

  前三条通过观察厂家提供的阻抗频率曲线就可以判断。在阻抗曲线中三条曲线都非常重要,即电阻R,感抗X和总感抗Z。如图1所示:

  图1:反映磁珠电阻、感抗和总感抗的阻抗曲线及等效电路拓扑。

  总阻抗通过下面的公式⑴来描述:

  Z=(R + 2πFL)

  通过这一曲线,选择在期望衰减噪声的频率范围内具有最大阻抗而在低频和直流下信号衰减尽量小的磁珠。

  片式磁珠在过大的直流电压下,阻抗特性会受到影响,另外,如果工作温升过高,或者外部磁场过大,磁珠的阻抗都会受到不利的影响。

  使用片式磁珠还是片式电感主要还在于应用。在谐振电路中需要使用片式电感。而需要消除不需要的电磁干扰噪声时,使用片式磁珠是最佳的选择。

 
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