技术
<p>本规范简绍EMC的主要原则与结论，为硬件工程师们在开发设计中抛砖引玉。值得收藏~<br />
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电磁干扰的三要素是干扰源、干扰传输途径、干扰接收器。EMC就围绕这些问题进行研究。最基本的干扰抑制技术是屏蔽、滤波、接地。它们主要用来切断干扰的传输途径。广义的电磁兼容控制技术包括抑制干扰源的发射和提高干扰接收器的敏感度，但已延伸到其他学科领域。<br />
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<p><strong>作者：Jacob Beningo，Digi-Key's North American Editors</strong></p>
<p>设计互联网连接产品需要掌握众多技能。开发人员必须知道如何编写嵌入式软件和构建电路板，还要了解如何保护设备安全，以及如何将设备连接到网络以便进行远程更新和管理。</p>
<p>为单个物联网产品开发原理和建立架构可能具有很大挑战，且非常耗时，成本昂贵。开发团队需要一种方法，能够快速启动开发，最大程度减少在典型设计周期中需要完成的工作，从而可以满足成本和上市时间要求。</p>
<p> 1)小功率的RF的PCB设计中，主要使用标准 的FR4材料(绝缘特性好、材质均匀、介电常数ε=4，10%)。主要使用4层~6层板，在成本非常敏感的情况下可以使用厚度在1mm以下的双面板，要保 证反面是一个完整的地层，同时由于双面板的厚度在1mm以上，使得地层和信号层之间的FR4介质较厚，为了使得RF信号线阻抗达到50欧，往往信号走线的 宽度在2mm左右，使得板子的空间分布很难控制。对于四层板，一般情况下顶层只走RF信号线，第二层是完整的地，第三层是电源，底层一般走控制RF器件状 态的数字信号线(比如设定ADF4360系列PLL的clk、data、LE信号线。)第三层的电源最好不要做成一个连续的平面，而是让各个RF器件的电 源走线呈星型分布，最后接于一点。
<p>尽管目前半导体集成度越来越高，许多应用也都有随时可用的片上系统，同时许多功能强大且开箱即用的开发板也越来越可轻松获取，但许多使用案例中电子产品的应用仍然需要使用定制PCB。在一次性开发当中，即使一个普通的PCB都能发挥非常重要的作用。PCB是进行设计的物理平台，也是用于原始组件进行电子系统设计的最灵活部件。本文将介绍几种PCB设计黄金法则，这些法则自25年前商用PCB设计诞生以来，大多没有任何改变，且广泛适用于各种PCB设计项目，无论是对年轻的电子设计工程师还是更为成熟的电路板制造商，都具有极大的指导性作用。</p>
<p>如果数字逻辑电路的频率达到或者超过45MHZ~50MHZ，而且工作在这个频率之上的电路已经占到了整个电子系统一定的份量（比如说1/3），通常就称为高频电路。高频电路设计是一个非常复杂的设计过程，其布线对整个设计至关重要！</p>
<h3><strong>【第一招】多层板布线</strong></h3>
<p>作为无源元件之一的电容，其作用不外乎以下几种：</p>
<p> 1、应用于电源电路，实现旁路、去藕、滤波和储能的作用。</p>
<p> 下面分类详述之：</p>
<p> 1）旁路</p>
<p> 可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容，称做“旁路电容”。 对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling，也称退耦）电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。</p>
<p>除了杂散电容小之外，铁氧体磁珠电感还具有另一个优异性 能。在高频时，这种电感器不是用作电感器而是用作电阻器，以热的形式耗散噪声。 下图所示为铁氧体磁珠电感器和高频滤波器电路线圈所显示的阻抗曲线。“Z”表示阻抗，“R”表示电阻。在铁氧体磁珠电感器中“R”值较高。</p>
<p>对于PCB的走线或者电缆，在其电气长度大于线路上所传输的信号上升时间（幅度由20%升至80%时所需时间）的一半时候，其表现为传输线特性。为了获得优化的信号完整性，适当的终端是非常重要的。这里我们讨论源、负载、双终端策略。</p>
<p>1. 负载终端</p>
<p>元器件降额速查表，随查随用。</p>
<p><img alt="元器件应力降额速查表-1" data-entity-type="file" data-entity-uuid="2c9d7eb6-b747-4dad-8013-0152265dcf04" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%85%83%E5%99%A8%E4%BB%B6%E7%A7%8D%E7%B1%BB-1.jpg" /></p>
<p>株式会社村田制作所将可用于金属表面的RAIN*1 RFID标签”LXFLANMXMG-003”商品化，预订年内开始量产。主要用于施工现场的资材、工具、IT设备、物流手推车和集装箱等金属物品管理。</p>
<p>由于从RFID标签发射的电磁波受金属表面反射，在金属表面安装RFID标签，存在通信中断的问题。而村田充分使用能够支持多数金属的RFID标签专利技术，将把金属面作为天线一部分来使用的该款产品商品化。通过使用村田可用于金属表面的RAIN RFID标签，可以简单地对很难目视识别和查明保管场所的集装箱和工具等金属物品进行库存管理。 </p>
<p><strong>特点</strong></p>
<p>现在市面上流行的EDA工具软件很多，但这些PCB设计软件除了使用的术语和功能键的位置不一样外都大同小异，如何用这些工具更好地实现PCB的设计呢？在开始布线之前对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置将使设计更加符合要求。下面是一般的设计过程和步骤。</p>
<p><strong>1、确定PCB的层数</strong></p>
<p> 电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。如果设计要求使用高密度球栅数组（BGA）组件，就必须考虑这些器件布线所需要的最少布线层数。布线层的数量以及层叠（stack-up）方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度，实现期望的设计效果。</p>
<p><strong>电容器特性 </strong></p>
<p>本节和下节将描述电容器型EMI滤波器的必要性及性能。 使用理想电容器时，当频率变高时插入损耗增加。但是，实际电容器的插入损耗增加直到频率达到某一级位为止 (自我谐振)，然后插入损耗减小。</p>
<p><strong>一、认识电容及电容的标注</strong></p>
<p>①电容的功能和表示方法。</p>
<p>由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容在电路中用“C”加数字表示，比如C8，表示在电路中编号为8的电容。</p>
<p>②电容的分类。</p>
<p>电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。</p>
<p><strong>1、如何选择PCB 板材料?</strong></p>
<p>对于选择PCB板材，必须在满足设计需求和可量产性以及成本的中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两个部分。而通常在设计非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频率)时，这材质问题会比较重要。例如，现在常用的FR-4 材质中，在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响，可能就不适用。而就电气来说，要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。</p>
<p><strong>2、如何避免高频的干扰?</strong></p>
<p>在讲解PCB布线完成后的检查工作之前，先为大家介绍三种PCB的特殊走线技巧。将从直角走线，差分走线，蛇形线三个方面来阐述PCB LAYOUT的走线：</p>
<p><strong>一、直角走线(三个方面)</strong></p>
<p>直角走线的对信号的影响就是主要体现在三个方面：一是拐角可以等效为传输线上的容性负载，减缓上升时间;二是阻抗不连续会造成信号的反射;三是直角尖端产生的EMI,到10GHz以上的RF设计领域，这些小小的直角都可能成为高速问题的重点对象。</p>
<p><strong>二、差分走线(“等长、等距、参考平面”)</strong></p>
<p><strong>拓扑</strong></p>
<p>拓扑，即电路的组成结构，如buck，boost，正激，反激，全桥，半桥等。其他电源电路都是以此发展而来。而最基本的电源拓扑只有3种：buck、boost和buck-boost电路。</p>
<p> 电源电路的输入是输入电压Vin或网压，输出则分输出电压和输出电流。</p>
<p><strong>线性调整器</strong></p>
<p>很多刚接触阻抗的人都会有这个疑问，为什么常见的板内单端走线都是默认要求按照50欧姆来管控而不是40欧姆或者60欧姆？这是一个看似简单但又不好回答的问题。在写这篇文章前我们也查找了很多资料，其中最有知名度的是Howard Johnson, PhD关于此问题的答复，相信很多人都有看过。</p>
<p>为什么说不好回答呢？信号完整性问题本身就是一个权衡取舍的问题，所以在业内最著名的一句话也就是："It depends……" 这就是没有标准答案，仁者见仁智者见智的一个问题。今天高速先生也就这个问题综合各种答复来简单总结下，在此也是抛砖引玉，希望更多的人可以从各自的角度出发总结出更多相关的因素。</p>
<p>我们在设计电路板的时候，电路原理设计的很好，甚至说很优秀，但是，在调试过程中会出现各种各样的噪声，电路板不能达到预期目的，有时更甚者，不得不重新lay板子。那么怎样才能降低电路板的噪声呢?我们来分析一下。</p>
<p>一块性能良好的板子，我们电子工程师一眼就能看出其大致分布（前提是知道这块板子什么功能），这就是我们常说的功能模块分离原则。功能模块，就是有一些电子元器件组合起来，完成某种功能的电路集合。在实际设计中，我们需要将这些电子元件靠近，减小电子元件之间的布线长度以便增加电路模块的作用。其实这也不难理解，我们常见的开发板或者手机都是这么做，特别是手机，如果你将手机拆开后，你就会发现各个模块之间分离的很明显，并且各个模块都用法拉第电笼进行屏蔽。</p>
<p>通信对物联网来说十分常用且关键，无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术，都影响着物联网的发展。而在通信中，通信协议尤其重要，是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。那么物联网都有哪些通信协议？你都了解吗？</p>
<p>我们将物联网协议分为两大类，一类是传输协议，一类是通信协议。传输协议一般负责子网内设备间的组网及通信，之前我们已经为大家做了一次的科普，文章有详细介绍。通信协议则主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信。</p>
<p> 1. 磁珠的单位是欧姆，而不是亨特，这一点要特别注意。因为磁珠的单位是按照它在某一频率产生的阻抗来标称的，阻抗的单位也是欧姆。磁珠的 DATASHEET上一般会提供频率和阻抗的特性曲线图，一般以100MHz为标准，比如1000R@100MHz，意思就是在100MHz频率的时候磁珠的阻抗相当于600欧姆。<br />
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