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連接器的電磁干擾問題如何預(yù)防和解決?

時間:2019-09-21  來源:衡越通訊科技

當(dāng)今,電子系統(tǒng)的時鐘頻率為幾百兆赫,所用脈沖的前后沿在亞納秒范圍,高質(zhì)量視頻電路也用以亞納秒級的象素速率。這些較高的處理速度表示了工程上受到不斷的挑戰(zhàn)。那么如何預(yù)防和解決連接器電磁干擾的問題值得我們關(guān)注。


電路上振蕩速率變得更快(上升/下降時間),電壓/電流幅度變得更大,問題變得更多。因此,今天同以前相比,解決電磁兼容性(EMC)就更艱難了。


在電路的兩個波節(jié)之前,快速變化的脈沖電流,表示了所謂差模噪聲源,電路周圍的電磁場可以耦合到其它元件上和侵入連接部分。經(jīng)感性或容性耦合的噪聲是共模干擾。射頻干擾電流是彼此相同的,系統(tǒng)可以建模為:由噪聲源、“受害電路”或“接受者”和回路(通常是底板)組成。用幾個因素來描述干擾的大小:噪聲源的強(qiáng)度、干擾電流環(huán)繞面積的大小、變化速率。


于是,盡管在電路中有很可能產(chǎn)生不希望的干擾,噪聲幾乎總是共模型的。一旦在輸入/輸出(I/O)連接器和機(jī)殼或地平面之間接入電纜,有某些RF電壓出現(xiàn)時,導(dǎo)致幾毫安的RF電流就能足以超過允許的發(fā)射電平。


噪聲的耦合和傳播


共模噪聲是由于不合理的設(shè)計產(chǎn)生的。有些典型的原因是不同線對中個別導(dǎo)線的長度不同,或到電源平面或機(jī)殼的距離不同。另一個原因是元件的缺陷,如磁感應(yīng)線圈與變壓器,電容器與有源器件(例如應(yīng)用特殊的集成電路(ASIC))。


磁性元件,特別是所謂“鐵芯扼流圈”型貯能電感器,是用在電源變換器之中的,總是產(chǎn)生電磁場。磁路中的氣隙相當(dāng)于串聯(lián)電路中的一個大電阻,那兒要消耗較多的電能。


于是,鐵芯扼流圈,繞制在鐵氧體棒上,在棒周圍產(chǎn)生強(qiáng)的電磁場,在電極附近有最強(qiáng)的場強(qiáng)。在使用回描結(jié)構(gòu)的開關(guān)電源中,變壓器上必定有一個空隙, 其間有很強(qiáng)的磁場。在其中保持磁場最合適的元件是螺旋管,使電磁場沿管芯長度方向分布。這就是在高頻工作的磁性元件優(yōu)選螺旋結(jié)構(gòu)的原因之一。


不恰當(dāng)?shù)娜ヱ铍娐吠ǔR沧兂筛蓴_源。如果電路要求大的脈沖電流,以及局部去耦時不能保證小電容或十分高的內(nèi)阻需要,則由電源回路產(chǎn)生的電壓就下降。這相當(dāng)于紋波,或者相當(dāng)于終端間的電壓快速變化。由于封裝的雜散電容,干擾能耦合到其它電路中去,引起共模問題。


當(dāng)共模電流污染I/O接口電路時,該問題必須解決在通過連接器之前。不同的應(yīng)用,建議用不同的方法來解決這個問題。在視頻電路中,那兒I/O信號是單端的,且公用同一共同回路,要解決它,用小型LC濾波器濾掉噪聲。


在低頻串聯(lián)接口網(wǎng)絡(luò)中,有些雜散電容就足夠?qū)⒃肼暦至鞯降装迳稀2罘烛?qū)動的接口,如以太,通常是通過變壓器耦合到I/O區(qū)域,是在變壓器一側(cè)或兩側(cè)的中心抽頭提供耦合的。這些中心抽頭經(jīng)高壓電容器與底板相連,將共模噪聲分流到底板上,以使信號不發(fā)生失真。

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