資料介紹
瞬態干擾對PCB的正常工作構成了嚴重的威脅,其抑制問題已經得到越來越多PCB設計者的重視。文章對 PCB所受到的瞬態干擾及其危害進行了分析并給出了相應的抑制措施,重點介紹了抑制器件的選用,最后通過對實際例子的分析表明在PCB設計中合理的選用抑制器件或抑制電路能夠有效的抑制瞬態干擾。
當今空間中電磁環境越來越復雜,各種瞬態干擾信號也隨之增多。另一方面,隨著微電子技術的發展,印制電路板(PCB )的集成度和工作頻率不斷提高,而工作電壓卻逐漸降低,因而對瞬態干擾的敏感性和易損性也不斷增加,比較小的瞬態干擾就可能造成誤碼、記憶信息丟失甚至電子元器件失效或燒毀。上述情況對 PCB 的正常工作構成了很大的威脅,因此在進行 PCB 設計時決不單是對元器件用導線連通的簡單布局,設計者除了要為電路中的元器件提供準確無誤的電氣連接外,還要遵守 PCB 設計的一般原則,充分考慮 PCB 的抗瞬態干擾性。
本文對 PCB 所受到的瞬態干擾及其危害進行了分析,介紹了 PCB 瞬態干擾抑制原理并給出了抑制措施及相應的組成電路,最后對實際應用的電路進行了分析。
瞬態干擾是指由于直接靜電放電(ESD )、電快速瞬變脈沖群(EFT )、電磁脈沖(EMP )、雷擊以及電路中電感負載或大型負載的通斷產生的瞬時過電壓或過電流(浪涌電壓或電流)干擾信號。其特點是:作用時間極短(最短可達到幾納秒),電壓幅度高,瞬態能量大。
瞬態干擾信號對電子系統的 PCB 造成電噪聲、電磁干擾。靜電放電(ESD )和電快速瞬變脈沖群(EFT )對數字電路的危害更強于對模擬電路的影響,靜電放電在 5MHz~200MHz 的頻率范圍內能產生強烈的射頻輻射,此輻射能量的峰值經常在 35MHz~45MHz 之間發生自激振蕩。許多 I/O 電纜的諧振頻率也通常在這個頻率范圍內,從而導致瞬態干擾輻射發射的能量通過電纜和機殼線路耦合到設備內部的 PCB 上。當電纜暴露在 4kV~8kV 靜電放電環境中時,I/O 電纜終端負載上可以測量到的感應電壓可達到 600V,這個電壓遠遠超出了典型數字器件的門限電壓值 0.4V。
此外,瞬態過壓可導致數字電路輸出端邏輯值的改變從而產生誤動作或引起下級電路的邏輯功能紊亂。當瞬態過電壓與原有輸入電壓疊加后超過系統內部電路或器件的極限值時,就可能會燒毀電子元器件,對 PCB 造成硬損傷,主要表現為半導體器件的短路、開路、P N 結擊穿、氧化層擊穿等現象,還可能形成累積效應,使電路的可靠性降低,埋下潛在的危害。
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