pcb中集成電路emi的來(lái)源主要有:數(shù)字集成電路從邏輯高到邏輯低之間轉(zhuǎn)換或者從邏輯低到邏輯高之間轉(zhuǎn)換過(guò)程中,輸出端產(chǎn)生的方波信號(hào)頻率導(dǎo)致的eml信號(hào)電壓和信號(hào)電流電場(chǎng)和磁場(chǎng)芯片自身的電容和電感等。
集成電路芯片輸出端產(chǎn)生的方波中包含頻率范圍寬廣的正弦諧波分量,這些正弦諧波分量構(gòu)成工程師所關(guān)心的emi頻率成分。最高emi頻率也稱為emi發(fā)射帶寬,它是信號(hào)上升時(shí)間(而不是信號(hào)頻率)的函數(shù)。
計(jì)算emi發(fā)射帶寬的公式為:f=0.35/tr
式中,廠是頻率,單位是ghz;7r是信號(hào)上升時(shí)間或者下降時(shí)間,單位為ns。
從上述公式中可以看出,如果電路的開關(guān)頻率為50mhz,而采用的集成電路芯片的上升時(shí)間是1ns,那么該電路的最高emi發(fā)射頻率將達(dá)到 350mhz,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于該電路的開關(guān)頻率。而如果匯的—上升時(shí)間為5肋fs,那么該電路的最高emi發(fā)射頻率將高達(dá)700mhz。
電路中的每一個(gè)電壓值都對(duì)應(yīng)一定的電流,同樣每一個(gè)電流都存在對(duì)應(yīng)的電壓。當(dāng)ic的輸出在邏輯高到邏輯低或者邏輯低到邏輯高之間變換時(shí),這些信號(hào)電壓 和信號(hào)電流就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng),而這些電場(chǎng)和磁場(chǎng)的最高頻率就是發(fā)射帶寬。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度以及對(duì)外輻射的百分比,不僅是信號(hào)上升時(shí)間的函數(shù),同時(shí)也取決 于對(duì)信號(hào)源到負(fù)載點(diǎn)之間信號(hào)通道上電容和電感的控制的好壞,因此,信號(hào)源位于pcb板的匯內(nèi)部,而負(fù)載位于其他的ic內(nèi)部,這些ic可能在pcb上,也可 能不在該pcb上。為了有效地控制emi,不僅需要關(guān)注匯;芭片自身的電容和電感,同樣需要重視pcb上存在的電容和電感。
當(dāng)信號(hào)電壓與信號(hào)回路之間的鍋合不緊密時(shí),電路的電容就會(huì)減小,因而對(duì)電場(chǎng)的抑制作用就會(huì)減弱,從而使emi增大;電路中的電流也存在同樣的情況,如 果電流同返回路徑之間鍋合不;佳,勢(shì)必加大回路上的電感,從而增強(qiáng)了磁場(chǎng),最終導(dǎo)致emi增加。這充分說(shuō)明,對(duì)電場(chǎng)控制不佳通常也會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)抑制不佳。用 來(lái)控制電路板中電磁場(chǎng)的措施與用來(lái)抑制ic封裝中電磁場(chǎng)的措施大體相似。正如同pcb設(shè)計(jì)的情況,ic封裝設(shè)計(jì)將極大地影響emi。
電路中相當(dāng)一部分電磁輻射是由電源總線中的電壓瞬變?cè)斐傻?。?dāng)匯的輸出級(jí)發(fā):跳變并驅(qū)動(dòng)相連的pcb線為邏輯“高”時(shí),匯芯片將從電源中吸納電流,提 供輸出級(jí)月需的能量。對(duì)于ic不斷轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的超高頻電流而言,電源總線姑子pcb上的去輥網(wǎng)絡(luò)止于匯的輸出級(jí)。如果輸出級(jí)的信號(hào)上升時(shí)間為1.0ns, 那么ic要在1.0ns這么短的時(shí)p 內(nèi)從電源上吸納足夠的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)pcb上的傳輸線。電源總線上電壓的瞬變?nèi)Q于電源j線路徑上的申。感、吸納的電流以及電流的傳輸時(shí)間。電壓的瞬變由公式 所定義,l是電流傳輸路徑上電感的值;dj表示信號(hào)上升時(shí)間間隔內(nèi)電流的變化;dz表示d流的傳輸時(shí)間(信號(hào)的上升時(shí)間)的變化。
由于ic管腳以及內(nèi)部電路都是電源總線的一部分,而且吸納電流和輸出信號(hào)的上于時(shí)間也在一定程度上取決于匯的工藝技術(shù),因此選擇合適的匯就可以在很大程度上控偉上述公式中提到的三個(gè)要素。