1.所有導電結構,無論其預期目的如何,都表現為意外發射和接收無線電天線。我們是否想要它們。
2.即任何/所有導電結構中的電壓和電流,無論其預期目的如何,都與其局部電磁(EM)場相互作用。我們是否想要它們。
這是任何/所有導體所做的事情,我們無能為力!
1.這同樣適用于通過附近電路的近場耦合的雜散/寄生電壓和電流; 以及來自有意發射器的遠場拾取的電壓和電流,如無線電,電視,手機,WiFi,藍牙等。
2.這同樣適用于導電結構是否用于承載電路中的電流,或者不是 - 例如,如果它們是外殼的金屬或金屬化部件(甚至是大部分塑料外殼的部件); 裝飾金屬飾邊; 液壓,氣動,燃氣或水管(如果是金屬); 金屬支撐結構等
3.這同樣適用于絕緣管內的導電液體(例如血液,鹽水,海水等)。
4.所有時鐘數字IC,如微處理器; 包含微處理器和FPGA的ASIC和SoC現在從所有引腳重復發出寬帶差模噪聲電流。
5.它們從所有引腳中的每一個引出寬帶共模噪聲電流,包括所有輸入引腳,電源引腳,“靜態”輸出引腳,模擬I / O引腳和(所謂的)接地引腳。 這些頻率通常從系統時鐘頻率的一半或更低,一直到6GHz(或更高)。它們將來會擴展到更高的頻率。
6.在高達6GHz的情況下,如果導電結構長達12.5mm(半英寸),如果通過空氣絕緣,或者6.35mm長(四分之一英寸),如果在FR4 PCB內,則可以表現為非常有效的“共振意外天線” 。
有什么影響:
1.由導電結構(無論它們的形成意外天線意在包含計時數字IC,諸如微處理器的產品的功能); 包含微處理器和FPGA的ASIC和SoC導致難以遵守EMC輻射和抗擾度測試標準。
2.出于同樣的原因,這些意外天線在實際應用中導致/遭受EMI,使得難以實現良好的功能性能,低保修回報,良好的客戶感知和高水平的重復銷售。(這是通過EMC測試的真正原因!)
3.為了確保導電結構(無論其預期目的)不是有效的意外天線,在所關注的最高頻率下,其尺寸不應大于十分之一波長。
4.對于高達6 GHz,如果導體通過空氣絕緣,則表示5.0 mm;如果通過FR4 PCB材料絕緣,則表示2.5 mm。
5.為了成為非常低效的偶然天線,導電結構在所關注的最高頻率下不應具有大于波長的百分之一的任何尺寸。
6.對于6 GHz,這意味著如果用空氣絕緣則為0.5 mm,如果用FR4 PCB材料絕緣則為0.25 mm。請注意,這小于PCB中典型通孔的長度!
7.為了符合最嚴格的軍用或汽車EMC規范,即使是在最關鍵頻率下長度小于百分之一波長的導體,也很容易像意外天線一樣高效。
8.設計和制造包含時鐘數字IC的產品,如微處理器; 因此,包含微處理器和FPGA的ASIC和SoC需要密切關注非常小的結構細節,這通常會增加總體制造成本。
要怎么解決:
1.不要將高于必要的噪聲頻率放入產品中不需要它們的部分。
2.這將使這些部件實現良好的EMC,而無需控制極小的結構細節,有助于降低產品的總體制造成本。
3.另一種看待這種情況的方法是,我們將實際需要使用這種高頻率的產品部分限制為最高頻率噪聲,無論它們是差模還是共模。
4.這最大限度地減少了控制非常小的結構細節的需要,有助于降低產品的總體制造成本。
因此,例如,在精心設計和具有成本效益的產品中,我們通常會看到:
1.通過使用PCB安裝的濾波和屏蔽,可將高達幾GHz的噪聲頻率包含在較小的PCB區域內,在這些區域內,要非常小心地注意每個大于0.1mm的導電特征(將來會減少)。
2.其他電路板區域內的噪聲頻率高達(比方說)100 MHz,再次使用PCB安裝的濾波和屏蔽,在這些區域內,必須非常小心地注意每個大于約5mm的特征。
3.PCB上的基帶模擬電路經過濾波和屏蔽,以限制它們在電路板上其他位置的數字和開關電源電路所經歷的噪聲頻率,達到它們線性運行的最高頻率。
4.這通常不超過約50 kHz,但數據表中沒有提供有關此頻率的任何有用信息,因此必須進行測量(在常規測試臺上很容易)。
5.產品外部的屏蔽電纜受到過濾和屏蔽,以承載信號或電源噪聲頻率達到屏蔽層和連接器可以處理的頻率。
6.產品外部的非屏蔽電纜受限于數字和開關電源電路的噪聲頻率高達10kHz(對于某些軍事或航空應用而言較少),通過在整個產品外殼的水平使用屏蔽和過濾。
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