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IC芯片对EMI设计的影响

日期:2017-10-09 作者:佳浩盛 浏览次数:98

在考虑EMI控制时,设计工程师和PCB板级设计工程师应首先考虑IC芯片的选择。集成电路的某些特性如封装类型、偏置电压和芯片技术(如CMOS、ECI)对电磁干扰有很大的影响。下面将重点讨论IC对EMI控制的影响。

集成电路电磁干扰源

EMI集成电路的PCB的来源主要包括:EMI信号电压和信号电流引起的方波信号频率在输出端,生成芯片本身的电容和电感引起的电场和磁场在数字集成电路的转换从逻辑高到低或从逻辑低逻辑高。

集成电路芯片输出产生的方波中含有频率范围较宽的正弦和谐波分量,构成了工程技术人员所关心的电磁干扰频率分量。最高的电磁干扰频率,也称为电磁干扰发射带宽,是信号上升时间(而不是信号频率)的函数。

计算电磁干扰发射带宽的公式为:F=0.35/TR

电路中的每一个电压值对应一定的电流,每一个电流对应一个电压。当IC的输出从逻辑高到逻辑低或从逻辑低到逻辑高转换时,这些信号电压和信号电流会产生电场和磁场,这些电场和磁场的最高频率是传输带宽。电场和磁场强度和外部辐射的比例,不仅信号上升时间的功能,同时还取决于源到负载点信号通道之间的电容和电感控制的好坏,因此,PCB的信号源坐落在,和负载坐落在其他集成电路,电路板上的集成电路可能是,也可能不是在PCB。为了有效地控制电磁干扰,不仅要注意它的电容和电感,还要注意PCB上存在的电容和电感。

当信号电压与信号电路的连接不紧密时,电路的电容会降低,电场的抑制作用会减弱,从而增加电磁干扰。电路中的电流也是如此。如果电流与回路结合不好,势必会增加电路的电感,从而增强磁场,最终导致EMI的增加。这充分说明,对电场控制不好,往往导致磁场抑制不好。在电路板中用来控制电磁场的措施通常类似于在集成电路封装中用来抑制电磁场的措施。与PCB设计一样,IC封装设计也会对EMI产生很大的影响。

电路中相当一部分电磁辐射是由电源母线中的电压瞬变引起的。当输出级跳变,连接的PCB线逻辑上“高”时,接收芯片从电源吸收电流,为输出极提供所需的能量。对于IC连续转换产生的uhf电流,功率总线PCB上的滚出网络停在sink的输出端。如果输出极的信号上升时间为1.0ns, IC需要在1.0ns这样短的时间内从电源中吸收足够的电流来驱动PCB上的传输线。

由于IC引脚和内部电路是电源母线的一部分,吸收电流和输出信号的时间也在一定程度上取决于工艺,所以选择合适的sink可以在很大程度上控制上述公式中提到的三个元件。

封装特性在电磁干扰控制中的作用

集成电路封装通常包括一个硅基芯片,一个小的内部PCB,和一个焊锡垫。硅片上安装小型PCB 64硅片由绑定实现线与焊盘之间的连接,也可以是直接连接在某些小的封装PCB意识到硅片上的信号和电源和相应的包装上的插脚之间的联系,从而实现硅片的信号和电源节点向外。


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