PCB的EMI如何产生
印制线条越长电感就越大,应用阻抗方程Z=R+J2πfL,当电路频率增加时,阻抗值Z将增大。由于附加了阻抗,总的阻抗Z也将大。在绝大多数应用中,电阻都可以忽略,并且通常的情况下都忽略电阻项。对于很高频率的信号,由于具有相当数量的电感,阻抗Z的值可以变得很大。自由空间的波阻抗为377 ,但在100kHz和1MHz的频率范围只要具有很小的电抗就会有超过399 的阻抗。因为电流(电路的直流分量)必须回到源头去并满足安培定律,RF能量(交流电流分量)就会经过可能的最低阻抗路径回流。当回流路径的阻抗大于377 时,自由空间就变成了回流路径,于是就发生了EMI辐射。
根据麦克斯韦方程,当电流流过传输线或PCB线条时,就有磁通产生。。当时变电流(AC波形)流过传输线时,就产生了环绕传输线的磁通,传输线上的电流量决定了磁通密度。有电流回路就存在磁场,就会向自由空间辐射电磁能量。由麦克斯韦方程的复杂的数学关系可以知道,时变磁场会产生电场。与磁场的情形相同,时变电场也会经过自由空间辐射并且成为主要的电磁干扰源。
高频PCB中多点接地
高频设计中通常采用多个到机架地的连接。多点接地使PCB的电源配送系统的接地阻抗最小化,这是由于印制板的参考面分流到机架的作用。这里的低阻抗主要是由于大块的实心铜板比相对窄小的PCB线条或导线来说具有较低的电感。在频率非常高的电路中,为了最小化引线电感,必须使元件的接地引线尽可能短。引线电感可以产生跨接在连接线上的电动势,这个电能是产生共模电流的原因之一。
每英寸的PCB印制线大约能附加12-20mH的电感,这个电感值随着印制线条的宽度和厚度而变化。这个电感同参考平面与机架地的集总电容或分布电容组成了谐振电路并产生振荡。电容值C是已知的,处于一个特定的范围。电感L可由有关于铜平面阻抗的理论求得。一个10in*10in(2.54cm*2.54cm)的铜平面导体的典型电感值列表如下表。精确求解导电平面的阻抗公式很复杂。