EMC工程问题解答100题（5-8）

去耦电容是芯片电源端的电容，一方面提供较稳定的电源；另一方面可以降低芯片对电源端的影响，避免使用同一个电源的其他IC受到影响。

从动图可以看出：

• 在电源引脚放置100nF的电容能够有效抑制电源上的噪声；

• “电源-去耦电容-地”三点一线的距离越近，则去耦的效果越好；

• 等容值SMD封装的电容比直插电容去耦效果好；

• 电源平面和地平面可以进一步降低电源噪声。

选项d， 电源和地平面之间放置去耦电容时，感抗最小是布局的关键参数。

选项a，高速电路设计不能忽略过孔的寄生电感，如果在电源引脚旁边打过孔换层，此时电源引脚到电容器之间走线电感会增加。

选项b，从去耦半径看，电荷在电容和电源之间移动所需的时间决定了电容器的位置非常靠近去耦合的器件，此处30mm是一个近似的数据，本例未给出PCB的基本参数以及适用频率，电信号的相速度和介电常数以及频率有关。从电源供电看，在本例中内层电源和地平面间隔不到0.3mm，可以把PCB的电源层和地平面理解成100mm*100mm的平行板电容，根据计算，0-1V电平跳变过程中前700psec中会提供电荷1.3nC，假设在电源引脚0mm处，连接电感为1nH，此时SMT电容提供的电荷小于250pC；经过700psec以后，SMT电容器比平面电容提供更多的电荷，但距离的长短并不会影响电容提供明显更多的电荷。

选项c，参考上面a,b。

当然，在没有完全了解产品要求，仅仅依靠一些简单的规则来判断去耦电容的位置是不可取的，高速电路中PCB层数多，走线密集，许多设计规则会产生冲突，硬件工程师必须学会取舍，务必在保证产品功能的情况下提升性能以及可靠性。

为了减少开关噪声引起的PCB传导和辐射发射，请选择具有▁▁▁▁▁▁▁▁▁尽可能小的DC-DC转换器。

1. 开关频率

2. 封装

3. 静态电流

4. 输出电流

第6题正确答案：b

第7题正确答案：d

地线通常是用作电流回流或单端信号，单端信号在设计上是不平衡的，不应故意在接地侧引入阻抗。如果案例中走线接地，是为了确保PCB上某两个点具有相同的参考电位，此时引入铁氧体磁珠将增大阻抗，形成电位差，共模辐射增强。

选项a，铁氧体磁珠很少适用于信号走线，但可用于需要高频电阻、抑制直流电阻的情况。

选项b，当I/O口数据速率低或直流传输时，I/O走线上串联铁氧体磁珠能有效抑制干扰并减小带外辐射。

选项c，铁氧体磁珠最常见的应用是与IC电源输入串联，减小负载对电源的影响；此时必须注意磁珠的基本参数，确保流入电流不超过磁珠的最大额定电流。

如图所示，电压源驱动谐振频率为300MHz的λ/4单极子（辐射发射模型），辐射阻抗为36 Ω。如果将铁氧体磁芯（R=80Ω@300MHz）放置在单极子上，则单极子模型对外的辐射发射将减少▁▁▁▁▁▁▁▁▁？

1. 3dB

2. 6dB

3. 10dB

4. 20dB

如果没有铁氧体，最大电流等于电压除以36 Ω。对于铁氧体，最大电流等于电压除以电阻，电阻为80 + 36 = 116 Ω。辐射发射与电流成正比，因此铁氧体将辐射发射降低20log(80 + 36)/36≈10 dB。

注意：任何明显的源阻抗或天线损耗都会导致铁氧体提供的衰减较小，铁氧体必须位于电流为最大值的点（如下图）。

此外，如果铁氧体在300 MHz处具有任何明显的电感，则可以移动单极子的谐振频率，从而减少300 MHz处的发射，但在新的谐振频率下增加发射。

理论上，其中两个铁氧体可提供20log(80*2 + 36)/36≈15 dB的衰减。三个铁氧体可以提供20log(80*3 + 36)/36≈18 dB的衰减。

虽然铁氧体磁芯可以减少电缆谐振时的辐射发射，但是效益成本比通常较低。夹紧式铁氧体磁芯通常作为最后手段而添加，此时已无法执行其他操作。一般来说，从源头解决问题要有效得多，避免使用共模电压驱动电缆。