電子產品的時鐘頻率和信號速度的增加使EMI問題更加嚴重,而擴展頻譜的方法對信號進行調制,將信號能擴展到一個較寬的頻率范圍內,有效地抑制了系統的EII。本文詳細闡述了該方法,并介紹了降低EMI的一般設計規則和技巧。
隨著PC和工作站時鐘速度的進一步提高,電磁輻射干擾也在增強,輻射干擾主要由基頻和低階諧波產生,而這些頻率為主要的無線電FM波段所覆蓋,所以會產生信號干擾。為了規范無線通信,相關管理機構嚴格限制PC以及任何可能使用時鐘,并導致發射的電子設備所產生的電磁輻射。
諸如時鐘、數據、地址和控制信號等,幾乎任何電信號的快速信號沿變化都會產生電磁輻射,隨著人們對電子設備的性能需求越來越高,時鐘速度也在不斷提高。為了滿足越來越嚴格的建立時間和保持時間需求,信號的跳變沿變得越來越快。
建立時間是指時鐘信號上升沿之前,數據脈沖必須穩定建立的時間,而保持時間是指時鐘沿之后數據脈沖必須維持穩定的時間。時鐘信號通常不僅僅只連接到一個或者兩個器件上,而是分布在整個印刷電路板上。時鐘線上的存儲器和其它負載的增加都會導致電磁輻射急劇增強。EMI線性正比于電流、電流環路的面積以及頻率的平方,即EMI=kIA..…,其中I是電流,A是環路面積,f是頻率,k是與電路板材料和其它因素有關的一個常數。
BI翻射分兩種類型:差模輻射和其模輻射,差模輻射是由PC插卡和主板上信號線與地之間形成的電流環路而產生的,該環路實際上就是一個天線,對外可能產生超出FCC限制的EMI;共模輻射則是由局部地噪聲注入到PC的I/0線或者電纜上而產生的。這些電纜和PCB線通常都很長,因而也構成了可以產生輻射的天線。
一直以來,電磁屏蔽是降低EMT普遍的方法,但是在某些情況下該方案并不可行,這促使設計工程師去探索更可行也更有效的方法來減少輻射,擴展頻譜的方法就是其中一種很有效的方法。
擴展頻譜方法對信號進行調制,將信號能量擴展到一個比較密的頻率范圍上,實際上,該方法是對信號的一種受控的調制,這種方法不會明顯增加時鐘信號的抖動。實際中的應用證明擴展頻譜技術是有效的,不同的調制度可以將輻射降低7到20dB。
擴展插濫的方法主項用王方波信號。方波信身包含基摘分量和基頻信號的奇次諧波分量,能量也分布在基頗信號和諧波分量中。由于頻譜密度以回頻率成反比的方式滾隆,因此諧波能量隨頻率的增加呈級數降低。
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1、采用擴展頻譜方法減少EMI同題(中)
2、采用擴展頻譜方法減少EMI同題(下)