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深入解析谐振现象:80V参考面中的探索

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常只有第一个(最低的)谐振频率才是我们最为关心的。在它的谐振频率上,一个0V参考面可以表现为一根有效的天线,引起发射的增加和抗扰性的恶化。在0V参考面谐振引起问题的场合,可能会需要把0V参考面按照一些出现问题的电路分割成一些面积较小的参考面区域。在20世纪80年代,使用分割的0V参考面技术被认为是一种良好的EMC实践。从EMC角度出发,平面的分割是一个非常严重的问题。

深入解析谐振现象:80V参考面中的探索

所有的导体都有取决于它们边缘周围介质阻抗的电气谐振频率。这正像它们都有声共振频率一样。一根细长导体(比如一根导线或线条)可以在它的一端或两端上通过终止于跨接在它与它的返回导体间的特征阻抗上来防止谐振的发生。但这个方法并不适用于0V平面。与前面讨论相类似的,一个矩形平面的谐振频率由下式给出:

若公式中L和W(平面的长和宽)的单位为米(m)的话,这个公式给出的谐振频率f谐振的单位是MHz。公式中的l、m是整数(0,1,2,3等),它们取决于各种不同的谐振模式。通常只有第一个(最低的)谐振频率才是我们最为关心的。它可以很容易地由下式:f=150/D找出。这里的D是平面的最长对角线尺寸(D的单位为m时,f的单位为MHz;D的单位为mm时,f的单位为GHz)。

在它的谐振频率上,一个0V参考面可以表现为一根有效的天线,引起发射的增加和抗扰性的恶化。这一点对暴露在一个高电平RF场中的敏感电路明显的是一个主要问题。根据汽车工业的抗扰度要求,对其进行抗扰性测试期间的环境就是这样一个高电平RF场环境的典型例子。然而,在许多文献中所描述的其他类型的隔离技术以及在本篇第4章中讨论的去耦合技术,加上在相关文献中所介绍的电路设计技术都可以帮助我们降低0V参考面谐振的影响。

在0V参考面谐振引起问题的场合,可能会需要把0V参考面按照一些出现问题的电路分割成一些面积较小的参考面区域。但如何把信号电源跨越已分割的平面之间的缝隙则是至关重要的。如果这一点做得不好的话,它所引起的发射和抗扰度问题要远大于通过分割平面而获得的一些性能上的改善。低频模拟信号平面间的跨越并不困难。如使用本章3.3节中描述的设计良好的RC或LC低频滤波器(这里L是软铁氧体珠),直到所关心的最高频率范围之内,它们却能给出很好的衰减。然而,高频或高速信号平面间的跨越则是非常困难的一件事。

在20世纪80年代,使用分割的0V参考面技术被认为是一种良好的EMC实践。在现今的实际应用中,由于大量地使用现代IC来获得非常快速的上升/下降时间,使得再使用这种分割技术反而会给EMC带来许多麻烦。从EMC角度出发,平面的分割是一个非常严重的问题。因为对许多PCB来说,在它的整个面积上,使用一个完整的0V参考面性能要好得多。由于历史上平面分割是被推荐用于EMC性能改善的一个主要技术,因此平面分割是一个不能忽略的非常重要的课题。我们将在本章3.3节中还要进行较详细的讨论。

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