ZHDA339 October   2026 MSPM0G3105-Q1 , MSPM0G3106-Q1 , MSPM0G3107-Q1 , MSPM0G3505-Q1 , MSPM0G3506-Q1 , MSPM0G3507-Q1 , MSPM0L1227-Q1 , MSPM0L1228-Q1 , MSPM0L2227-Q1 , MSPM0L2228-Q1 , MSPM33C321A

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
    1.     电路中的电磁场是如何产生的?
    2.     近场和远场电磁场
  5. 2电子设计中的常见 EMI 源
    1. 2.1 电阻器
      1. 2.1.1 等效串联电感 (ESL)
      2. 2.1.2 并联电容
      3. 2.1.3 对地寄生电容
    2. 2.2 电容器
      1. 2.2.1 等效串联电阻 (ESR)
      2. 2.2.2 等效串联电感 (ESL)
      3. 2.2.3 漏电电阻
      4. 2.2.4 电介质吸收(吸收效应)
    3. 2.3 电感器
      1. 2.3.1 直流电阻 (DCR)
      2. 2.3.2 寄生电容
      3. 2.3.3 磁芯损耗(磁寄生效应)
    4. 2.4 分立式元件 EMI 注意事项总结
    5. 2.5 设计缺陷
    6. 2.6 MCU 特定的来源
      1. 2.6.1 时钟电路和振荡器
    7. 2.7 其他常见来源
      1. 2.7.1 高速数字总线
      2. 2.7.2 I/O 输出切换
      3. 2.7.3 悬空元件
      4. 2.7.4 外部环境源
  6. 3更大限度减少 EMI 和优化电路板性能的缓解技术
    1. 3.1 电源电容器选型与布置
    2. 3.2 电容器放置
    3. 3.3 层堆叠优化
      1. 3.3.1 良好的堆叠特性
      2. 3.3.2 拼接和屏蔽优化技术
    4. 3.4 布线
    5. 3.5 无源 π 型滤波
    6. 3.6 屏蔽、接地和电缆边界
    7. 3.7 瞬态和 ESD 电流路径
  7. 4EMC 验证和故障排查
    1. 4.1 发射和抗扰度视为端口问题
    2. 4.2 预合规性测量工具套件
    3. 4.3 频率到结构的调试方法
    4. 4.4 解读常见频谱特征
    5. 4.5 集成设计审阅检查清单
  8. 5结语

设计缺陷

  • 不良电源输入配置:电源布线具有电阻和电感。瞬态负载电流会产生 IR 压降和电感电压。如果配电网络无法在本地提供电流,则电源轨干扰会通过共享阻抗传播并调制其他电路。同一事件在时间域中显示为电源完整性噪声,在频域中显示为传导/辐射 EMI。产生的干扰包含一个与电流成正比的电阻分量和一个由电流变化速度驱动的电感分量。在快速边沿上,电感项可能占主导地位。当有噪声的数字或电机电流使用与 ADC 基准、振荡器、收发器或电缆屏蔽相同的返回颈时,共享阻抗尤其具有破坏性。由此产生的电压并不是抽象意义上的“接地噪声”,而是已知电流通过有限阻抗时所产生的电压。

在布线两端添加电容器有助于减小射频发射的振幅,同时降低布线阻抗,从而减小布线上的压降并降低振幅。考虑采用微带或带状线技术来控制承载时钟信号的布线阻抗,从而更大限度地减少辐射。

  • 接地不良:接地是一个网络,而不是等电位符号。在射频下,平面扩散电感、过孔、连接器和机箱键合会产生电压差。实心参考平面通常可提高信号完整性和 EMC,因为它支持紧凑的返回路径。在快速信号下拆分平面会强制电流围绕分割点、增大环路面积,并且通常会产生共模电压。
    • 在对铜进行分区之前,通过放置和电流对电路进行分区。
    • 将噪声电流保持在其源和负载本地;请勿将电流路由到安静的基准区域。
    • 在电流扩散到数字接地之前,将屏蔽电流连接到预期的机箱或边界路径。

接地平面设计不当或过长的高阻抗返回路径是传导和辐射 EMI 的主要原因。PCB 电路中的电流必须在某个点返回到源或电源。接地端还可能表现出与电源正布线相似的特性,并意外辐射。创建一个良好的接地平面来对布线的 EMF 进行电容耦合,有助于防止它们辐射。

  • 较大的环路区域:每个信号都与其返回路径形成一个环路;较大的环路作为更高效的天线,从而加强磁场和发射。对于电气小环路,磁偶极强度会随着环路面积和电流的增加而增加。因此,缩小面积是开关稳压器输入环路、栅极环路、ESD 放电环路、电机换向环路和高速信号返回环路的一阶控制。紧凑的环路也具有较低的电感,可减少过冲和可用于激励谐振的能量。
  • PCB 布线:当传播延迟与边沿时间相比不再可忽略不计时,必须将布线视为传输线。确切的阈值取决于可接受的误差,但一个常见的设计筛选标准是将单向飞行时间与上升时间的大约六分之一进行比较。一旦分布式行为变得重要,无论时钟频率如何,阻抗不匹配都会产生反射。

反射波的极性和大小取决于负载阻抗、源阻抗和线路阻抗之间的关系。良好的端接可控制这种关系,并防止能量沿互连反复交换。

当导体的长度接近其传输电流频率所对应波长的四分之一或四分之一波长的奇数倍时,该导体能有效地以远场辐射的形式发射电磁能量。当这些导体或布线连接到数据总线、时钟线路或通信线路等较长线路时,会成为传输线路。当瞬态电流在这些传输线路上流动时。

当导体的长度接近其传输电流频率所对应波长的四分之一或四分之一波长的奇数倍时,该导体能有效地以远场辐射的形式发射电磁能量。当这些导体或布线连接到数据总线、时钟线路或通信线路等较长线路时,会成为传输线路。当瞬态电流在这些传输线路和布线上流动时,这些电流会充当高效天线,辐射高频电磁波。如果此类传输线路未端接,则辐射频谱显示最大峰值电压。阻抗不匹配会导致传输线路或布线上出现最大电流,从而使辐射发射达到最大。

MSPM0 MSPM33 匹配和不匹配端接阻抗的传输线路模型图 2-4 匹配和不匹配端接阻抗的传输线路模型