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工程师笔记--EMC问题解答(一)

1年前浏览1137

问题一: 安装在塑料外壳壁上的 LED 通过 30cm 一非屏蔽双绞线连接到电路板,LED 驱动器产生单端 3.3V 50MHz PWM 信号,此时辐射发射超出250MHz时的标准值近50dB。以下哪种“措施”可能会使产品符合要求?

a. 增加转换时间

b. 将铁氧体磁珠放在两根导线上

c. 将铁氧体磁芯放在双绞线上

d. 用同轴电缆替换双绞线对



答: 最佳答案是“d”。

本例中辐射的主要来源是电路板上的不平衡驱动器驱动平衡电缆双绞线相对于电路板地平面,会产生一个共模电压。用同轴电缆替代双绞线可以保持从源头一直到LED的不平衡,并且对于电路板地平面没有共模电压。

由于辐射超标发生在5次谐波处,因此答案a增加转换时间对250MHz处的信号幅度影响不大。信号线上的铁氧体磁珠可能会在250MHz时提供一些电阻,但任何提供50dB衰减的电阻肯定会阻止LED亮起。

电路板附近线对上的铁氧体磁芯会抑制谐振并降低共模电流;但是,50dB的衰减在250 MHz时需要的共模电阻太大,没有合适的铁氧体磁芯。

在提供的选择中,同轴电缆是唯一可行的选项。另一种选择是屏蔽双绞线,这不会阻止共模电压驱动双绞线,但它会将共模电流返回到电缆屏蔽内侧的电路板,从而防止辐射发射。在许多情况下,最好的选择是以低得多频率驱动LED,如果频率为几百赫兹,则驱动电缆的共模电压将无关紧要。

注意:安装在塑料外壳壁上的LED是平衡的,会产生共模电压,但是由于LED体积很小,相对于电缆驱动LED的共模电压可以忽略不计。


问题二: 在高频下,金属表面上方哪个场量的大小约等于表面电流密度?


a. 磁场

b. 切向电场

c. 法向电场

d. 总电场



答:最佳答案是“a”。

在良导体的边界处,切向磁场垂直于表面电流,具有相同的大小。磁场的正常分量为零,切向电场也为零。

电场的法向分量与表面电流有关。|εE|等于电荷密度,电流的大小是电荷密度乘以频率。但是,场强不等于电流密度。事实上,消除选项(b)、(c)和(d)的一种方法是认识到电场强度(V/m)的单位与表面电流密度(A/m)的单位不同。

注意:金属表面的不连续性会改变表面电流的方向,从而在不连续性处产生高电流密度。场探头可用于检测电流密度中的尖峰,从而发现损害外壳屏蔽完整性的缝隙。

问题三:100 MHz频率的电磁波通过5mm厚度,相对介电常数εr = 8的透明玻璃,请问玻璃的屏蔽效能为多少?


a. 0 dB

b. -3 dB

c. 3 dB

d. 6 dB



答: 最佳答案是“a”。

相对于四分之一波长的薄玻璃板几乎不会产生衰减。没有吸收损失,因为玻璃是一种非常差的导体。正面的反射系数约为0.5,背面的反射系数约为-0.5。对于薄玻璃板,这些贡献被取消。

请注意,在 5.3GHz 时,5mm玻璃板的厚度为四分之一波长。在此频率下,第一次反射和第二次反射的贡献抵消,屏蔽效果峰值约为4 dB。



问题四:如果将10MHz的梯形波信号的上升时间 Tr 从1ns降到5ns,那么频率320MHz以上谐波的最大振幅可降低多少?


a. 0 dB

b. 5 dB

c. 7 dB

d. 14 dB



答:最佳答案是“d”。

梯形波谐波1/πτ后,以20dB/十倍频程的速率下降,直到达到转换时间截止频率1/πtr. 对于1ns的转换时间,截止频率为318MHz。对于5ns转换时间,截止频率为64MHz。已知高于两个波形截止频率的最大值(此处对应318MHz),对应的谐波幅度为二者转换时间的比值。此例中,这是 Tr比值为5,换算成对数形式 20log5 = 14 dB。

默认情况下,大多数数字信号源将在不到1ns的时间内转换。控制这些信号的转换时间以减少高次谐波中的幅度通常很重要,同时最大限度地减少与太快的跃迁产生的串扰和辐射发射问题。

请注意,高于截止频率的每个谐波的幅度不会恰好下降14dB,它是包络(最大振幅)下降14dB。转换时间的变化会改变零点在谐波中的位置,这将增加一些高次谐波的振幅并降低其他高次谐波的振幅,但是所有谐波的振幅都等于或低于包络。



☆ END ☆      

来源:射频工程师的日常
电源电路芯片电场控制
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首次发布时间:2023-05-12
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EE小新
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