接口电路对EMC的影响

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前文讲了《电缆布线的常规要求》，本文主要归纳总结接口电路的一些基本规则。


Part 1



概述:
众所周知，接口电路是解决电缆辐射问题的重要手段之一。
产生emc的原因通常是因为电缆上有共模高频电流流过。
如何减小电缆上共模高频电流呢？



我们可以通过设计电缆端口的接口电路或在电缆的端口处使用低通滤波器或其它抑制电路, 滤除电缆上的高频共模电流, 如下图所示：



可见, 滤波电路对EMI 的重要性,这也是提高产品抗扰度的常规手段。
接口电路与电缆在电路上直接相连, 接口电路是否进行了有效的EMC 设计, 直接关系到整机系统是否能通过EMC 测试?
接口电路的EMC 设计包括接口电路的滤波电路设计和接口电路的保护设计?
接口电路滤波设计的目的是减小系统通过接口及电缆对外产生的辐射, 抑制外界辐射和传导噪声对整机系统的干扰。如下图所示：



接口保护电路设计的目的是使电路可以承受一定的过电压?过电流冲击（如上图所示）?



Part 2

   


接口滤波电路和防护电路设计的基本设计原则：
滤波和防护电路对接口信号质量的影响满足要求，因为有的信号速率比较高，滤波电容或者ESD防护器件选择的时候就要选择结电容较小的?
如USB、HDMI等的防静电二极管的结电容都是只有几个pF或者更低。如下为USB专用TVS管参数：




滤波和防护电路应根据实际需要设计, 不能简单复制，滤波电路要考虑截止频率，防护电路要考虑电压电流?
需要同时进行滤波电路和防护电路时, 应保证先防护后滤波的原则，如电源接口，先放防静电二极管，再放滤波电容?




接口芯片, 包括相应的滤波?防护?隔离器件等, 应尽可能沿信号流方向成直线放置在接口连接器处?
接口信号的滤波?防护?隔离器件等尽可能靠近接口连接器处, 相应的信号连接线必须尽可能短(符合工艺要求条件下的最短距离)?
接口变压器要就近放置在连接器附近, 通常在对应的接口连接器3cm 以内?
模拟信号接口和数字信号接口?低速逻辑信号接口和高速逻辑信号接口等(以敏感和干扰发射程度来区分), 它们之间要间隔一定距离放置?当连接器之间存在相互干扰的可能时, 必须采取隔离?屏蔽等措施?
同一接口连接器里存在不同类型的信号时, 必须用地针隔离这些信号, 特别是对于一些比较敏感的信号?如下所示：




接口信号线布线的线宽应始终一致?对于高速信号线, 如果走线有需要弯曲的地方, 则应采用圆弧平滑弯曲布线?因为弯曲的地方线宽会发生变化，这样会导致阻抗不连续，破坏了信号的完整性，也会容易产生辐射问题。如下所示：




禁止在差分线和信号回线之间走其他信号线, 差分线对应的部分应平行?就近?同层布线, 且布线的长度应尽可能一致?
当接口信号线较长时(从驱动?接收器到接口连接器超过2.5cm ), 应按传输线布线方法, 使布线满足规定的特性阻抗?
所有的信号布线都不能跨平面布线, 除非已经过隔离滤波器?
接口信号线和接口芯片, 必须遵守供应厂商或标准的要求进行阻抗匹配?滤波?隔离?防护等?
所有信号都要进行滤波处理, 只要有一根信号线上有频率较高的共模电流, 它就会耦合到同一个连接器上的其他导线上, 造成辐射?


学而时习之，不亦说乎，与家人们共勉！

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该文章主要观点来自于郑军奇老师的作品《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》，欢迎购买老师的书籍进行反复拜读。