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[技术讨论] 3月19日【电巢直播间】《PCB布局层叠和布线EMC设计》——答疑

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发表于 2020-3-24 11:31 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 EDADZE365 于 2020-3-24 14:07 编辑
* Z' K0 |/ Z2 c; E. s: O- H
: k  r- w, I/ \$ n7 R, F8 R, l) _

& b' y( o, w  r* a
余平放老师
EDA365电磁兼容安规论坛特邀版主+ D6 {/ ^2 b8 R
原华为EMC首席专家
" f8 `2 o0 t8 m- U: ~+ A

4 m8 O8 o- a3 a, l
原华为EMC首席专家,具有20余年产品研发经验。在EMC测试、EMC设计与整改、高频EMI技术研究和EMC仿真技术上有着丰富的经验。曾主导华为网络产品高频EMI技术研究,支撑下一代网络产品从5G-56G速率演进和市场准入;参与过GB19286/YD1082/GR1089 lssue6等多个国内国际EMC标准的制定或修订工作。申请国家专利10项;国内外发表论文4篇。在职期间,获得华为个人金牌奖、个人总裁奖。
! `' p1 E  ]. i
关于 3月19日余老师当天直播的问题,老师已经帮大家一一解答,现在整理如下,如果还有别的疑问,可以跟帖留言哈,关于余老师以及其他老师的课程回顾,可以下载电巢APP直接观看。

7 g) M" @  ]" u3 W: v/ T# w9 U. l3 E& W
8 J8 c8 |: W1 S$ k- |) q
(扫码即可下载电巢APP), p& M/ p$ @4 y9 [

0 U0 i, b  s- E- m+ j" E" x

/ a& x2 y$ C+ C- f
问题一: Wifi陶瓷天线一般放板子长边中间位置,靠两边地的辐射,为什么老师说是放四角呢?
具体问题具体分析。没有图,没有应用场景和尺寸结构等限制条件,就不好做进一步分析。一般来说,地是用于反射天线信号的。
5 t. k4 F. O7 P/ c, n* `+ e* J

8 N* h' n( Z3 B# M, T+ u% E
问题二:单侧PA的辐射很小,各次谐波辐射都很小,但是PA经天线馈线到达天线,经天线的辐射发射谐波很大,原因可能是什么?
可能天线馈线质量有问题或者馈线与天线及PA的连接每做好,更换质量更好的馈线或重新安装下馈线再试试。
$ |0 W" E/ L; o: P& p
3 W* `9 v7 K  T, r1 N
问题三:有一些接口电路,板内的数字地与接口的外壳地用一个电容和一个电阻连接,这种设计有什么好处,主要用在哪些方面?
这种连接方法对EMC非常不利,板内的数字地应该与外壳多点连接,连接点越多数字地上的地噪声越小,可以有效的减小共模辐射。
有些产品如电力产品、医疗产品出于安全问题或者漏电流考虑,要求功率地或数字地与金属外壳隔离,这时用电容+电子的连接方式,电容用于缓解二者不连接的负面影响,电阻用于防止浮地的静电累积。

9 m  Z8 O% `9 b7 E, ]( M1 s/ u  u9 _3 Q1 t
问题四:一般接大地与数字地PCB板上要多远?
设备接地线应接到设备金属外壳上,不应直接连接PCB。
! ?# f2 i4 A  ]- U  y

+ J  z; o- s( j- R7 j
问题五:电源上电冲击电流如何解决?
有增加缓启电路的,如-48VDC端口增加缓启电流就可避免插拔大电流而打火;还有端口增加浪涌防护

" h7 M- R( \8 z! S
$ f- U+ {1 z6 o! ^' H8 W3 X
问题六:信号阻抗不连续可以通过什么方式检测出来?
通过TDR测试。

9 k1 o! S& R$ W; f
' W5 B$ Y* D$ G' K/ k
问题七:对外有信号接口,也需要EMC的要求,如何对信号接口处理?要做隔离吗?
外部信号接口如何是非屏蔽线一般都需要进行滤波设计,线长超过10m要做滤波浪涌防护设计,是否隔离要看端口类型,如网口就一定是隔离的
( a5 `  _8 |5 r3 H6 w
" t* L( y$ H1 A6 U
问题八:启动冲击电流如何解决?
有增加缓启电路的,如-48VDC端口增加缓启电流就可避免出现启动时的大电流而打火
) d0 P6 Q) Z* A; T

6 a, T1 l( I- e
问题九:高速信号跨多个电源该如何解决?/高速信号跨两个电源如何处理?
尽量不要电源分割,如果一定要跨,就需要在分割的电源两边增加缝补电容提供信号回流。

4 S1 J: x5 R* B3 K, Y. r" U' o
1 T' \/ X+ Z; R! |
问题十:信号地和大地怎么接?
信号地一般是多点接设备金属机壳,然后机壳通过专门的接地线接大地。

9 y- u  N  s: v: t- p8 R, i7 i1 O
9 G3 e: T5 t3 _7 ?& N3 O3 C
问题十一:模拟地和数字地用OR电阻更好吧,为何说磁珠更好?/模拟地和数字地跨分割用缝补电容还是磁珠好?
模拟地和数字地如何连接比较复杂,不是几句话可以讲清楚的,请上电巢APP 学习我的电子设备设计接地视频公开课
! y. O* ~8 J. e
" b% A& ?+ F9 n- ~/ y

  [& E) \5 M2 ]( G+ P( f
问题十二:除了布板布线EMC,整机EMC还要考虑哪些因素?
结构屏蔽设计、电缆屏蔽设计、整机接地设计等

- m' c8 p  F7 y: |8 ~. l) y$ t4 `% i  Q

0 [& G, X6 `7 q1 H: ?9 h
问题十三:电源环路对EMC影响大吗?
也有大的影响,环路会产生近场辐射耦合到其它电路
; G9 I( i4 f' Z) c$ w8 C$ I

4 Z1 D# h+ A+ C& l; \0 {3 L2 L
问题十四:电源也不考虑单点接地吗?
这问题描述不是很清楚,不是很好回答。是什么样的电源?一次电源模块,二次电源模块

4 o% \4 s/ \7 Q% L( d/ C0 q
& u2 ?, c6 k& a* r
问题十五:多层板在电源层走信号线有什么影响吗?
靠近电源层走线容易造成跨分割,电源噪声也会耦合到信号线上
# h3 V& H$ Y2 _+ g3 I& Q
4 m0 l/ Y/ u/ n5 e& S
问题十六:Bob smith电路不要那个接大地的电容行不行?
去掉这个电容,FE电缆里有两对差分线就会悬空,悬空的线容易耦合板内噪声引起造成FE电缆辐射增加
6 r* E9 r: Q1 @4 s: f
' b1 L  C, s; W# x/ O
问题十七:单点接地和多点接地要如何选择?
现在电子产品的速率都很高,EMC测试标准也是测试到很高频率,如至少1GHz,单点接地会影响高频辐射的抑制,所以无论是对电路板还是外接电缆尽量避免用单点接地。
6 b- s/ T; r' C+ W# E; x

& L+ k) F0 w+ i% P) p: J, t
问题十八:整机EMC的问题需要注意单板设计吗?
整机EMC问题先从结构、电缆找原因并采取整改措施,如果结构电缆的整改措施代价太高或无法落地,就要从单板EMC上采取措施。

/ h$ w- J6 `4 X* d* I9 r  U% |. J# t- B0 v1 c
问题十九:PLC电力猫的PCB有没有优化方案?
需要具体的PCB图才能给出改进方案
. N& A- V  v+ e/ {" B3 k
7 C( Z2 t. E5 k% [  M6 L  _
问题二十:ADC模拟地和数字地分开吗?
答复见问题11
! |; |6 ^7 f, [; z
, n. b5 C9 t% ?: j4 q% f
问题二十一:DC电感下面,铜皮都要掏空吗?
DC共模电感下面不应铺

: L* t, `. B5 W: \$ F; H

9 Z8 ?! K  s6 f! p
问题二十二:金属外壳螺丝孔的ESD该怎么处理?
螺钉孔周围需要导电,保证螺钉与外壳可靠搭接
6 w' m, {# O3 F/ b4 i
- e6 J$ g* M! X# Q9 p0 q  I
问题二十三:对于塑料外壳的静音怎么处理比较好?
问题描述不清楚,不好回答
: e4 O! y+ [' P7 E

0 ?$ ^0 I% E, c$ u
问题二十四:差模共模辐射分不清?(怎么区分)
环路引起的辐射一般是差模辐射;信号参考回流面上噪声电压引起的辐射以及电缆辐射都是共模辐射。

1 o- t( [8 G  f. Z2 E

2 {+ I2 K. c3 P/ W9 p
问题二十五:RF天线尽量放板子四角,但WIFI陶瓷天线是要放板子长边的中间位置效率是最好!这个怎么解释?因为陶瓷天线需要两边地的辐射?
见问题1的答复。
; q; l; S; }0 F+ i  @  [
! w6 c! P5 p6 |3 l: @' g0 K
问题二十六:12层板是5个芯板叠压再加上两层铜皮制成的吗?
这个属于工艺问题,与EMC关系不大
) ^  v0 ?) k/ U. a4 D% D; B  S
" ^3 I: ]0 M7 {) ~- X  q4 h% n
问题二十七:网口接口地和系统地分割,系统地和接口地之间有的会并联一个1NF,有的并电阻,这个是处于什么考虑来选择的?
系统地是什么地?需要更准确的描述

& s& s2 }7 o3 _2 h( W8 k: K7 W
4 `* ~+ |1 |2 j1 m* f& Z. I( \
问题二十八:4层板跨分割大多数是底层在电源平面跨分割,如何处理?
低速或电平信号布底层,跨分割问题也不大,当然增加缝补电容更好。
0 U( h. U$ P& n$ A5 N
5 n# r+ s# B1 b( b, u- z: x$ K
问题二十九:有哪些EMC方面的书籍推荐?
1)Electromagnetic Compatibility Engineering, Henry W. Ott
2)EMC Design Techniques,  Keith ARMstrong

2 b6 D! q0 U/ F. ^# f2 V! y2 K

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问题三十:跨接电容能不能图示画一下,还是有点不知道如何接?

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7 q; k" y: D$ q
9 k* j* f# o$ i+ i( p+ ?( O% X0 _
问题三十一:数字信号一般怎么隔离?
变压器、光耦等
9 g8 }) p( i' p
* f! L: i$ A3 ~# U
问题三十二:谈谈单板 EMC和整机EMC?
1)对于非屏蔽机壳产品,板级EMI性能直接决定了整个产品的EMI性能;
2)对于屏蔽机壳产品,如果板级EMC控制好就可以用较少的结构及电缆屏蔽成本满足EMC要求
9 \- }, Z) o2 u- j7 r3 s
, ~/ \# b1 c0 {5 t/ k  e# P
问题三十三:EMC的仿真软件是什么呢?
我直播课里仿真用的软件是CST软件
+ X3 F% f' z8 J& C* H+ I
$ n, d* W# ^# S
问题三十四:有静磁分布仿真软件推荐吗?
Comsol,HFSS都可以

" T4 _& q! N2 L! z4 x3 @
8 E6 c; _- m1 d4 `# }0 ~9 m1 u
问题三十五:缝补电容离信号线多远有要求吗?
对于信号线跨分割,建议缝补电容离跨分割处距离不超过250mil

, X( `% U: g0 H! Y; q+ u1 J& ^3 W' Q: D' A; K, s7 n
问题三十六:信号线跨分割,对传导测试有影响吗?
如果电源接口布局、布线不合理则信号跨分割对电源口传导发射也有影响; 信号跨分割会引起接地平面共模噪声增加,对信号线传导发射有影响
" P7 V3 K+ e8 g3 P, U
) f( y3 L# l. O
问题三十七:EFT电容,需要考虑耐压吗?
需要考虑,但也无效用高压电容

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; X# p/ U( @  b
问题三十八:缝补电容是并联吗?缝补电容具体电路板怎么放置?
信号以电源平面做参考时会出现跨电源分割情况,这时用缝补电容提供回流,缝补电容跨接在分割槽并连接两边的电源;还有以不同性质的参考面间换参考,缝补电容需要跨接在电源参考平面和地参考平面之间
  u, H4 f: e1 s! L6 w
0 E3 Q& ^8 f: e" ~
问题三十九:功率电感的空间传导噪声怎么优化?
功率电感主要应是辐射噪声吧?可以用带屏蔽的功率电感
  f' u/ r/ L, K; Q9 a! Y4 F
9 ?$ b3 X8 m, M7 |8 {
问题四十:Mipi信号可以串磁珠吗?
要看具体速率多少?串磁珠后需要测试信号完整性

1 T  q, M  _7 e5 y1 l- q4 s% Y2 }( b. Z0 x* h
问题四十一:Mipi超标有什么好办法处理?
信号线串磁珠、增加屏蔽等措施

3 t( M5 n* Z, b2 L9 m' N" Y
+ Z9 e5 y. ]( c/ ]: F  a
问题四十二:不同平面换参考,打地孔没有用/无效?
不同性质的参考面间换参考,只能增加缝补电容,增加1个或2个EMI抑制效果都不理想,所以要尽量避免不同性质的参考面间换参考

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' F+ J- C: c! d. Y- p7 P
问题四十三:四层板U*2.0走线该怎么走线比较好,如果主U*到HUB再到U*座成环形有什么影响?
需要提供更详细的信息如PCB图才能回答
7 O' q' d+ p2 J/ U* z, m' F

9 u9 E/ S& w" Q# t& O1 D" s
问题四十四:跨分割对抗阻和EMI,哪个影响更大?
都很大。
. {7 M5 p8 a/ h
4 V; k; v" }# t
如有疑问可跟帖回复
* _& b* s6 b7 g7 v/ Z/ L

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    谢谢分享

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    谢谢楼主分析资料
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    多谢分享

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    发表于 2020-5-15 11:54 | 只看该作者
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    发表于 2020-5-21 09:31 | 只看该作者
    接地问题咨询下,金属外壳,供电采用隔离电源模块供电(AC220->12VDC),220Vac防雷与外壳相连,隔离后端数字地与外壳之间怎么处理合适,电源模块上有个电容跨接数字地与外壳,两种方案:! h8 W/ B: S+ f+ k. O$ f
    1、后级板级的数字地全部通过电源模块的电容单点与外壳相连,也就是浮地;
    % |* i$ z2 g$ }, j  v2、后级板级数字地与外壳多点相连; . h) J5 Y( `7 J" I- W) H
    哪种方案合适点,有什么优缺点/ g5 j& \* E1 M5 t, i$ ]

    该用户从未签到

    11#
    发表于 2020-5-26 22:21 | 只看该作者
    应采用后级板级数字地与外壳多点相连方式,因为数字地上有阻抗,数字地上存在噪声压降,而外壳是理想的共模噪声参考地,数字地多点接外壳可以降低数字上的噪声,对EMI有极大的好处
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