图42
在上面的例子中,通到地线层的附加导通孔对缩减CIN回路的长度没有帮助。但在另一个例子中,由于顶层的路径很长,通过导通孔来缩小回路面积就十分有效。
9. 需要注意的是将地线层作为电流回流的路径会将大量噪声引入地线层,为此可将局部地线层独立出来,再通过一个噪声很低的点接入主地当中。
10. 当地线层很靠近辐射回路的时候,其对回路的屏蔽效果会得到有效的加强。因此,在设计局多层PCB的时候,可将完整的地线层放在第二层,使其直接位于承载了大电流的顶层的下面。
11. 非屏蔽电感会生成大量的漏磁,它们会进入其他回路和滤波元件之中。在噪声敏感的应用中应当使用半屏蔽或全屏蔽的电感,还要让敏感电路和回路远离电感。
8. 你可以自制的简易EMI问题探测工具测量电磁兼容性问题通常意味着你得拿着自己的产品原型跑到电磁兼容实验室去进行测试,那里通常有3m的无回声房间,还备有特别的使用天线和接收机的测量设备,测量的数据可显示出整个系统的最后结果,但在这样的地方并不总是能够容易地找到造成特定辐射问题的根本原因。
其实我们是有可能在实验室环境下对产品原型进行一些基本的EMI测试的,还可对系统的各个模块分别进行。这样的测试通常属于近场环境(测量距离 < 0.16λ),因而在测试电流回路的辐射状况时需要使用小型的环形天线来对高频磁场进行测量。你可以使用一段50Ω的同轴电缆自己制作小型的拥有电屏蔽的环形天线,这看起来并不是一件很难的事情,可参考图43的示意进行。
图43:环型天线的做法
这种环形天线可以被连接到频谱分析仪上,当你使它在PCB上方移动时,你就可以看到哪里会有比较强的高频磁场。你也可以把它连接到一台示波器上(使用50Ω的端子),示波器上就可以显示出相应区域的切换噪声水平。保持天线环和板子之间的相对位置和距离不变,对电路、PCB上的回路做出某些改变,你就可以知道噪声水平在增加或是减少。
由于电源线的辐射对EMI水平的影响很大,你也可以测量这些线上的高频电流。不是所有的电流探头都有足够的带宽可以凸显EMI问题,这可通过将几匝线圈穿过一个EMI铁芯以形成一个高频电流变压器的方法来解决。其做法与环型天线的做法差不多,但需要将环形线圈3次穿过铁芯。参见图44。
图44:高频电流探头的做法
现在将电缆穿过铁芯就可以对其中的高频电流进行测量了,电流变压器的输出可以接入频谱仪或是示波器(使用50Ω端口)。
为了将测试工具和测试对象隔离开,最好是在电缆上加一个共模线圈,这可通过将引入分析装置的电缆多次穿过一个扣合式的EMI铁芯来实现。
图45
将电源线的正、负两条线以同一个方向穿过铁芯可测量其中的共模电流,颠倒其中一条线的方向则可测量差模电流。参见图45。
另外一种手持式的工具是电流探测器,这是一种使用开放式铁芯的小型化电流变压器,参见图46。这种工具可用于测量铜箔路径或元件引脚上的高频电流。