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滤波电容、储能电容(解耦电容)的设计

  当外来电源或系统电源送入印制板抄板时,该输入端应有高低频电容进行滤波,保证输入电流的干扰电位低于标准水平以下,而每一个IC芯片附近都应设计储能电容。该电容在IC芯片工作过程中能提供电能,避免IC芯片电源、地线上出现突跳干扰,减小了感应发出的燥声电压,大规模集成电路有多个电源和地线引脚,设计时也应多加几个储能电容。
  关于储能电容器的容量,经实验,一般14和16脚的芯片选用0101uf,大规模集成的芯
  片可为011uf。在时钟振荡电路的电源上串接一只小电感(磁珠)也同样能起到抑制电源跳变的作用。
  磁环、磁珠为铁氧体等效扼流圈,串联在抄板线路中有抑制干扰的能力(能量变换)使用时要根据抑制干扰的频率来选择不同磁导率的铁氧体材料,铁氧体磁导率越高,低频的阻抗越大,而高频的阻抗越小,铁氧体磁导率越低,高频的阻抗越大,而低频的阻抗越小。
  具体使用时,磁环磁珠应装在干扰源发生端,磁珠最常见使用在晶体、振荡器的输出
  端,同时在晶振输出端设计一只接地的高频旁路电容,具体值可在2~47PF挑选,用来调节辐射谐波分量。有时在I/O口为了抗干扰,也有用磁珠的例子,磁环一般使用在电缆线上抑制辐射干扰。
  印制板共模辐射抑制
  印制板辐射主要产生于两个源,一个是由各芯片组成的回路辐射,即前面已提过的差模辐射。另一个就是印制板的各种电缆线,工作时产生的共模辐射。
  共模辐射;当传输信号的导体的电位与邻近导体的电位不同时,(特别是电缆与地线及其他导体之间)在两者之间就会产生电流(有形地),即使两者之间没有任何导体连接,高
  频电流也会通过寄生电容流动(无形地),这种电流称为共模电流,由这种共模电流产生的辐射称之为共模辐射。
  在电气产品中,一般都存在电缆,如:电源电缆、转接、I/O及其它联线等。由于共模电压都是设计意图之外的,因此共模辐射比差模辐射更难预测和抑制。由于共模辐射的提出,传统的地线概念要扩展。
  广义的地线定义是;信号电流流回信号源的低阻抗途经(包括有形和无形的地线)。有些抄板电子干扰、辐射是不可预先知道的,无形地线上发出的干扰、辐射往往很关键,但很多设计人员不了解此类问题。
  共模辐射的计算公式:
  E2=K2·I·L·f/R
  E2---共模辐射场强
  I---共模电流
  L---电缆长度
  f---工作频率
  R---观测点到电缆的距离
  K2---常数
  通过共模辐射的方式可看出,哪些参数可以减小电缆上的共模辐射。
  电缆长度的控制:
  在满足使用要求的前提下尽量缩短抄板电缆的长度,在辐射概念上看电缆都是一个个单极天线。
  减小共模电流:
  增加共模电流电路的阻抗,可以减少共模电流,使用共模扼流圈就是达到这个目的的方法。
  减少共模电压,当共模回路阻抗一定时,减少共模电压就可以减少共模电流,一般可通过在线路板的I/O接口部份设置干净地,对机箱内的I/O电缆屏蔽,使机箱内的I/O电
  缆长度尽量短等方法,可以减小共模电压。
  滤波可以通过使用共模低通滤波器来滤掉不必要的高频共模电流。屏蔽电缆使用注意事项:屏蔽电缆是抑制共模辐射十分有效的方法,但要注意抄板电缆屏蔽层的端接方法和端接位置,端接的不好可能会增加电缆的辐射。

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