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按照产品在电磁兼容设计时所采取的各项措施的重要性为先后，分为若干层次进行设计，并加以综合分析进行适当调整直到完善，这就是本文提出的” 电磁兼容分层与综合设计法”。可以做到电磁兼容试验一次成功。
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人们在研发新产品时，往往急于实现产品的功能，于是沿用低频、低速时的经验，满足于利用软件将单片机、芯片和元器件连接起来，就希望实现产品功能、效能和性能，结果事与愿违，不仅只是在低水平徘徊，而且延误了宝贵的时间。1 W9 E; H* G$ Q) s; e, G8 o2 V
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- y: O( k8 A. I6 q" X# D0 l7 G" O* C 其实，随着集成电路时钟速率的提高，上升、下降沿速率加快，电源电压降低以及产品复杂性和密集度的提高、设计周期的不断缩短，沿用低频、低速时的经验已完全不能实现产品的功能、效能和性能。如果在产品设计的后期重新设计，则成本很高。如果延误日期，损失就更大。
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4 U7 @! k8 j: J% n8 H' e/ A7 Q. B 因此，“第一时间推出产品”的设计目标，是生死攸关的竞争需要。要在第一时间实现产品规定功能、使产品效能得以充分发挥，并达到最高性能，就必须做好EMC设计。为了以最低的成本解决EMC问题，就必须在功能设计的同时，进行EMC设计，并选用正确的方法。4 B% B- Y8 y" @+ S4 \
5 d0 N( V4 q* \2 d5 H9 f 现在，产品设计的重点已从功能设计和逻辑设计，转移到EMC设计上来了。5 V4 X0 X g# R
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进行电磁兼容设计的正确方法，应做到：标本兼治，重在治本。 就是从治理电磁兼容问题的源头出发，按重要性为先后，分为若干层次进行设计，并加以综合分析，进行适当调整，直到完善：2 `7 |1 J g% B! @0 t# G* m
. t/ l3 V) `% F* T2 d 第一层为重在治本之一：有源器件的选型和印刷电路板设计; \0 x( _! c& X4 S. U1 n
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第二层为重在治本之二：接地设计( c9 B+ M* t+ S n' E/ W
. m% r. o: v2 T 第三层为标本兼治之一：结构/屏蔽设计& z' T) u8 T7 j9 c4 `
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第四层为标本兼治之二：滤波设计
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- a, S4 l9 I4 d0 T0 w, S; }0 u1 s. A 第五层为标本兼治之三：瞬态骚扰抑制设计8 v: r. L5 y- t- K
7 I8 Y0 l! |6 {$ w" ^3 {' E9 B 第六层为系统级电磁兼容设计9 n3 Y5 {: D- U; O
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并且在每一层进行接地、屏蔽和滤波的综合设计和软件抗骚扰设计。这就称为“电磁兼容分层与综合设计法”。可以做到电磁兼容试验一次成功。
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2 M" A7 L8 e# T “电磁兼容分层与综合设计法” 是本文作者在2000年5月“全国电磁兼容标准与质量认证研讨会”上，首次提出，至今已十余年。在全国推广十余年以来， 一批企业先后走出”测试修改法”导致电磁兼容试验失败的“怪圈”，做到在产品设计之初，就主动进行电磁兼容设计。而且，电磁兼容设计的投入仅需1％ （国内一般为5%至10%）。既降低了成本，又缩短了研发时间。同时，也使“电磁兼容分层与综合设计法”更加充实与完善，得到了全国许多企业和单位的认可。
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第一层 有源器件的选型和印刷电路板设计, ?$ H; {3 n" j! N
& ]) W% H' {6 G& o 在电磁兼容问题的源头，根本上解决EMC问题，必须首先做好芯片的选型和印刷电路板设计。
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0 h4 J$ D/ r" O. w. H8 Z 一．有源器件的敏感度特性与发射特性
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1. 电磁敏感度特性4 T+ L: o9 J$ i8 G3 I
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模拟器件带内敏感度特性取决于灵敏度和带宽；带外敏感度特性用带外抑制特性表示。1 H: x$ N' t# q: x s( H7 H$ y# [ [' q
) u9 h0 z( }' g8 k4 l 逻辑器件带内敏感度特性取决于噪声容限或噪声抗扰度，带外敏感度特性也是用带外抑制特性表示。" f) n9 l* i* C, p; R$ ~
' O% m7 }- m: u6 v 2.电磁发射特性
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逻辑器件是一种骚扰发射较强的最常见的宽带骚扰源。时钟波形的上升时间tr 越短，对应逻辑脉冲所占带宽越宽
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BW=1/ptr; T3 R+ Q" U' z" {2 \( w
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此带宽也是最高频率分量。实际辐射频率范围可能达到BW的十倍以上。通过器件手册可以查出tr的典型值。
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2 t/ f8 k. M4 t; o! J' i) L5 M' j 人们普遍认为：在PCB设计中，需要考虑的关键问题是时钟频率，其实，时钟波形的上升时间tr才是最关键的因素。上升时间tr定义为从波形的10%处上升到90%处所需要的时间。如果在互连线的一端输入方波，要求在另一端也得到方波，则该互连线不仅必须能传输方波的基波，还必须能传输全部高次谐波，至少为15次谐波。这就是说，PCB的时钟频率并不重要，上升时间tr和需要重新产生的谐波才是最重要的。描述这个要求的词语就是带宽BW，也即最高频率分量。 |
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发表于 2022-1-6 13:34
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