技术
<p>学习接触一门新的技术，总会遇到各种各样的问题，学习EMC也不例外。EMC（电磁兼容）包括EMS（电磁敏感度）和EMI（电磁干扰）两部分，通常我们所说的解决EMC问题，其实就是解决电子设备对外辐射干扰，或者如何防止设备、电子元件被外界电磁波干扰的问题。学习EMC要重视基础知识，像电磁波、电磁场等入门理论，有迫切学会的愿望，在实践中与别人多人交流，几个人的学习交流效果要远比一个人学习问题效果要好得多。</p>
<p>下面整理了EMC工程师常见的兼容性问题、具体解决方法，以供大家做学习笔记。</p>
<p>1、为什么数字电路的地线和电源线上经常会有很大的噪声电压？怎样减小这些噪声电压？</p>
<p>多层瓷介电容器(MLCC)，简称片式电容器，是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。</p>
<p>虽然MLCC功能简单，但是由于广泛应用于智能手机等电子产品中，一旦失效会导致电路失灵，功能不正常，甚至导致产品燃烧，爆炸等安全问题，其失效模式不得不受到品质检测等相关工程师的关注。</p>
<p>而在多种失效模式中，电容漏电(低绝缘阻抗)是最常见的失效类型，其主要原因可分为制造过程中的内在因素及生产过程中的外界因素。</p>
<p>电感Q值，也是电感的基本参数之一。不过在DCDC电路设计中，我们很少去考虑它，厂家一般也不会标注。那么电感的Q值到底是什么意思呢？我们什么时候要考虑呢？</p>
<p>还有这几个问题：</p>
<p>①为什么DC-DC电路设计中，为了降低发热，一般只考虑DCR，而不考虑电感Q值呢？</p>
<p>②功率电感的Q值曲线是怎么样的？</p>
<p>③电感的Q值在自谐振频率处是最大的吗？</p>
<p>④电感的Q值是越大越好吗？</p>
<p><strong>电感的Q值定义</strong></p>
<p>一、电源是系统的血脉，要舍得成本，这对产品的稳定性和通过各种认证是非常有好处的。</p>
<p>1.尽量采用∏型滤波，增加10uH电感，每个芯片电源管脚要接104旁路电容;</p>
<p>2.采用压敏电阻或瞬态二极管，抑制浪涌；</p>
<p>3.模电和数电地分开，大电流和小电流地回路分开，采用磁珠或零欧电阻隔开；</p>
<p>4.设计要留有余量，避免电源芯片过热，攻耗达到额定值的50%要用散热片。</p>
<p>二、输入IO记得要上拉；</p>
<p>三、输出IO记得核算驱动能力；</p>
<p>作为所有电子设备不可或缺的一部分，世界上最流行的技术需要完善的PCB设计。但是，过程本身有时什么也没有。精致而复杂，在PCB设计过程中经常会发生错误。由于电路板返工会导致生产延迟，因此，以下是为避免功能错误而应注意的三种常见PCB错误。</p>
<p><strong>1.）着陆模式</strong></p>
<p>虽然大多数PCB设计软件都包含通用电气组件库，它们的相关原理图符号和着陆图案，但某些电路板将要求设计人员手动绘制它们。如果误差小于半毫米，工程师必须非常严格，以确保焊盘之间的适当间距。在此生产阶段中犯的错误将使焊接变得困难或不可能。必要的返工将导致代价高昂的延迟。</p>
<p><strong>LC滤波电路</strong><br />
如图6-8所示为LC滤波电路，该滤波电路是由电感做主要元件来构成的，这里电感量要比较大。C0和C2是滤波电容，C1是高频滤波电容。电容对直流电的阻碍作用是无穷大的，而电感对直流电的阻碍作用几乎为零，所以当电路中有直流电时，电流会顺着电感的方向输出当交流电通过时，电感会对交流电有很大的阻碍作用，然后流过电容接地。</p>
<p><strong>LC谐振电路</strong><br />
如图6-9所示为收音机LC谐振电路，这是由电感器与电容器组成的谐振选频电路。可变电感器L与电容器C1组成调谐回路，通过调节电感即可改变谐振频率，从而达到选台的作用。</p>
<p><strong>1. USB4的标准及普及</strong></p>
<p>作为主要用于在电脑等Host设备和Device设备间传输数据的差动接口标准，USB（Universal Serial Bus）现已得到广泛普及。</p>
<p>随着市场对于高速通信的大容量数据传输、多个差动接口标准的整合化需求的增加，USB4已在2019年9月被规定为全新标准。</p>
<p>今后，USB4将以电脑及其周边设备方面为主，得到进一步普及。</p>
<p><strong>耦合是指把能量从一个电路传送另外一个电路中去</strong><br />
耦合在模拟电路和数字电路中非常常见，微弱的信号可以耦合到放大电路进行放大，经过放大的信号同样可以通过耦合进行输出。耦合是两个功能电路的连接桥梁，可以实现信号和能量的传递。常见的耦合电路有直接耦合电路、电容耦合电路、光电耦合电路和变压器耦合电路。下面通过一些实例和大家一起探讨一下耦合在电路中的作用。</p>
<p><strong>为什么IC需要去耦电容？</strong></p>
<p>为了保证高频输入和输出,每个集成电路(IC)都必须使用电容将各电源引脚连接到器件上的地。</p>
<p>主要原因有：<br />
A. 防止噪声影响其本身的性能；<br />
B. 防止它传输噪声而影响其它电路的性能。</p>
<p>在前篇中，我们介绍了村田制作所（以下称“村田”）利用其惯性传感器所具备的低噪声、高感度、高稳定性的特长，正在进行可应用于高级驾驶辅助系统（ADAS）及无人驾驶汽车控制的技术开发。村田一直以来都致力于提高汽车传感器供应所需的安全性和可靠性，确保稳定的供应体制等。然而，在未来由系统掌管人身安全的无人驾驶汽车方面，惯性传感器需具备比目前更高的安全性和可靠性。在后篇中，我们向负责产品开发的工程师们询问了为实现用于无人驾驶汽车的更安全可靠的传感器，村田正在进行怎样的努力。</p>
<p><strong>深入开发传感器的利用技术，强化安全性</strong></p>
<p>如今，电子产品日益紧凑的趋势要求多层印刷电路板的三维设计。但是，层堆叠提出了与此设计观点相关的新问题。其中一个问题就是为项目获取高质量的叠层构建。</p>
<p>随着生产越来越多的由多层组成的复杂印刷电路，PCB的堆叠在变得尤为重要。</p>
<p>良好的PCB叠层设计对于减少PCB回路和相关电路的辐射至关重要。相反，不良的堆积可能会显着增加辐射，从安全角度来看这是有害的。</p>
<p><strong>什么是PCB叠层？</strong></p>
<p>一、电感（自感）<br />
1. 电感的定义</p>
<p>电感对电流变化的阻碍作用叫做电感，电感的单位亨利（H）</p>
<p>电感上，电流每秒变化1安培，形成1伏特电压时，电感为1亨利</p>
<p>2. 感应电压、电流变化率、电杆之间的关系</p>
<p>无人驾驶汽车在城市中穿梭行驶的时代已不再遥远。作为在高龄化社会中确保安全的移动工具、减少交通堵塞及事故等诸多社会问题的解决方案，无人驾驶汽车的实际应用被寄予了厚望。然而，使用机器设备代替驾驶者高难度的驾驶操作并非易事。其实现离不开对先进技术的应用。</p>
<p>1、如何选择PCB 板材？</p>
<p>选择PCB板材必须在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。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，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，可能就不合用。就电气而言，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>2、如何避免高频干扰？</p>
<p>自从8月奔驰因涉及ESC故障召回部分进口C级、AMG GT车辆后，广大车主均后怕不已，纷纷开始车辆安全自查。但时至今日，仍然有部分车主认为ESC系统为车辆安全补助系统，并没有意识到ESC故障的严重性。</p>
<p>今天就帮大家老话重提，解释下ESC系统对于车辆安全的不可替代性。</p>
<p><strong>1. ESC、ESP、DSC、VSM...都是一回事</strong></p>
<p>EMI问题越来越受到电子工程师的关注，几乎60%的EMI问题都可以通过高速PCB来解决。以下是九大规则：</p>
<p><strong>规则一：高速信号走线屏蔽规则</strong></p>
<p>在高速的PCB设计中，时钟等关键的高速信号线，走线需要进行屏蔽处理，如果没有屏蔽或只屏蔽了部分，都会造成EMI的泄漏。建议屏蔽线，每1000mil，打孔接地。</p>
<p><strong>规则二：高速信号的走线闭环规则</strong></p>
<p>八层板通常使用下面三种叠层方式 。</p>
<p>第一种叠层方式：</p>
<p>第一层:元件面、微带走线层</p>
<p>第二层:内部微带走线层，较好的走线层</p>
<p>第三层:地层</p>
<p>第四层:带状线走线层，较好的走线层</p>
<p>第五层:带状线走线层</p>
<p>第六层: 电源层</p>
<p>第七层:内部微带走线层</p>
<p>第八层:微带走线层</p>
<p>板级去耦其实就是电源平面和地平面之间形成的等效电容，这些等效电容起到了去耦的作用。主要在多层板中会用到这种设计方法，因为多层板可以构造出电源层和地层，而一层板与两层板没有电源层和地层，所以设计不了板级去耦。</p>
<p>多层板设计板级去耦时，为了达到最好的板级去耦效果，一般在做叠层设计时把电源层和地层设计成相邻的层。相邻的层降低了电源､地平面的分布阻抗。从平板电容的角度来分析，由电容计算公式C=εs/4πkd可以，两平板之间的距离d越小，电容值越大，相当于加了一个大的电解电容，相邻的层两平面的d是最小的，所以电源层和地层设计成相邻的层，可以达到最好的去耦效果。</p>
<p>例如设计四层板时，中间两层分别是电源板和地层。</p>
<p><strong>一、LED驱动电源你了解多少？</strong></p>
<p>■输入电压范围</p>
<p>使用者看到电源上的标示输入电压范围是85-265VAC而实际使用时候则是100-240VAC，其实在安规认证时，便会进行所谓加严±10%测试（IEC60950加严+6%-10%），所以电源供应器规格书定义的电压范围在使用上是不会有问题；而电源上标示则是满足安规规范，且确保使用者能正确输入电源。</p>
<p>■功率因数（PFC）</p>
<p>本文罗列了各种不同的设计疏忽，探讨了每种失误导致电路故障的原因，并给出了如何避免这些设计缺陷的建议。本文以FR-4电介质、厚度0.0625in的双层PCB为例，电路板底层接地。工作频率介于315MHz到915MHz之间的不同频段，Tx和Rx功率介于-120dBm至+13dBm之间。</p>
<p><strong>电感方向</strong></p>
<p>当两个电感(甚至是两条PCB走线)彼此靠近时，将会产生互感。第一个电路中的电流所产生的磁场会对第二个电路中的电流产生激励(图1)。这一过程与变压器初级、次级线圈之间的相互影响类似。当两个电流通过磁场相互作用时，所产生的电压由互感LM决定：</p>
