電路板級(jí)的電磁兼容設(shè)計(jì)

c)RC端接

圖14演示了RC端接方法。這個(gè)方法類似于并聯(lián)端接，但是增加了一個(gè)C1。和在并聯(lián)端接方法中一樣，R用于提供匹配Z0的阻抗。C1為R提供驅(qū)動(dòng)電流并過(guò)濾掉從線跡到地的射頻能量。因此，相比并聯(lián)端接方法，RC端接方法需要的源驅(qū)動(dòng)電流更少。R和C1的值由Z0，Tpd(環(huán)路傳輸延遲)和Cd確定。時(shí)間常數(shù)，RC = 3 x Tpd，這里R // ZL = Z0, C = C1 // Cd。

d)Thevenin端接

圖15演示了Thevenin端接方法。此電路由上拉電阻R1和下拉電阻R2組成,這樣就使邏輯高和邏輯低與目標(biāo)負(fù)載相符。
R1和R2的值由R1 // R2 = Z0決定。R1 + R2 + ZL的值要保證最大電流不能超過(guò)源驅(qū)動(dòng)電路容量。舉例來(lái)說(shuō), R1=220歐,R2=330 歐

這里VCC是驅(qū)動(dòng)電壓

e)二極管端接 (Diode termination)

圖16演示了二極管端接方法。除了電阻被二極管替換以降低損耗之外，它與Thevenin端接方法類似。D1和D2用來(lái)限制來(lái)自負(fù)載的過(guò)多信號(hào)反射量。與Thevenin端接方法不一樣，二極管不會(huì)影響線性阻抗。對(duì)這種端接方法而言，選擇Schottky和快速開(kāi)關(guān)二極管是比較好的。這種端接方法的優(yōu)點(diǎn)在于不用已知Z0的值，而且還可以和其他類型的端接方法結(jié)合使用。通常在MCU的內(nèi)部應(yīng)用這種端接方法來(lái)保護(hù)I/O端口。

? 微控制器電路

時(shí)下，許多IC制造業(yè)者不斷地減小微控制器的尺寸以達(dá)到在單位硅片上增加更多部件的目的。通常減小尺寸會(huì)使晶體管更快。這樣一來(lái)，雖然MCU時(shí)鐘速率無(wú)法增加，但是上升和下降速度會(huì)增加，從而諧波分量使得頻率值上升。許多情況下，減小微控制器尺寸無(wú)法通知給用戶，這樣最初時(shí)電路中的MCU是正常的，但以后在產(chǎn)品生命周期中的某個(gè)時(shí)間就可能出現(xiàn)EMC問(wèn)題。對(duì)此最好的解決方法就是在開(kāi)始設(shè)計(jì)電路時(shí)就設(shè)計(jì)一個(gè)較穩(wěn)健的電路。許多實(shí)時(shí)應(yīng)用方面都需要高速M(fèi)CU，設(shè)計(jì)者一定要認(rèn)真對(duì)待其電路設(shè)計(jì)和PCB布線以減少潛在的EMC問(wèn)題。MCU需要的電源功率隨著其處理功率的增加而增加。讓供給電路（比如校準(zhǔn)電路）靠近微控制器是不難辦到的，再用一個(gè)獨(dú)立的電容就可以減少直流電源對(duì)其它電路的影響。

MCU通常有一個(gè)片上振蕩器，它用自己的晶體或諧振器連接，從而避免使用其他時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路的時(shí)鐘。這個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘能更好地防止系統(tǒng)其他部份所產(chǎn)生的噪聲輻射。在時(shí)鐘頻率方面，MCU通常是對(duì)功率要求最高的設(shè)備，這樣讓時(shí)鐘靠近MCU就能保證對(duì)時(shí)鐘頻率僅有最小的驅(qū)動(dòng)需求。

1．I/O口引腳

對(duì)于大多數(shù)MCU，引腳常都是高阻輸入或混合輸入/輸出。高阻輸入引腳易受噪聲影響，并且在非正常終端時(shí)會(huì)引至寄存器鎖存錯(cuò)誤的電平。一個(gè)非內(nèi)部終端的輸入引腳需要有高阻抗（例如4.7K?或10K?）連接每個(gè)引腳到地或者到供電電平，以便確保一個(gè)可知的邏輯狀態(tài)。未連接的輸入引腳通常浮動(dòng)在供電電平的中間值周圍，或者由于有內(nèi)部泄露通路而浮動(dòng)在不確定的電壓值。

對(duì)于IRQ或復(fù)位引腳（輸入引腳）來(lái)說(shuō)，其終端比普通I/O口引腳更為重要。如果噪聲導(dǎo)致這兩個(gè)引腳誤觸發(fā)，它將對(duì)整個(gè)電路的行為產(chǎn)生巨大的影響。當(dāng)輸入引腳未連接，同時(shí)輸入鎖存器半開(kāi)半閉時(shí)，會(huì)導(dǎo)致IC內(nèi)部電流泄漏，此時(shí)通?？梢钥吹礁唠娏飨?，尤其是在CMOS器件中。因此在輸入引腳終端連接高阻抗可以減少供電電流，就象電磁兼容的其他好處一樣。

2．IRQ口引腳

由于中斷對(duì)MCU操作有影響，因此它是元件中最敏感的引腳之一。從遠(yuǎn)端設(shè)備到PCB板上的MCU，甚至在插件適配器或子系統(tǒng)卡上，IRQ都可以被查詢。因此，確保與中斷請(qǐng)求引腳的任何連線都有瞬時(shí)靜電釋放保護(hù)是非常重要的。對(duì)于靜電釋放來(lái)說(shuō)，在IRQ連線上有雙向二極管、transorbs或金屬氧化變阻器終端通常就足夠了，而且他們還能在不產(chǎn)生大的線路負(fù)荷的情況下幫助減少過(guò)沖和阻尼震蕩。即便是對(duì)價(jià)格很敏感的應(yīng)用，IRQ線上的電阻終端也同樣不可缺少。

3．復(fù)位引腳

不恰當(dāng)?shù)膹?fù)位將導(dǎo)致許多問(wèn)題，因?yàn)椴煌膽?yīng)用利用了MCU啟動(dòng)和斷電的不同條件。復(fù)位最基本的功能保證了一旦上電，MCU便開(kāi)始用可控制的方式執(zhí)行代碼。上電時(shí)，電源上升到MCU的工作電壓，在晶振穩(wěn)定之前需要等一段時(shí)間。因此在復(fù)位引腳上要有時(shí)間延時(shí)。最簡(jiǎn)單的延時(shí)就是電阻-電容（RC）網(wǎng)絡(luò)，在電流經(jīng)過(guò)電阻時(shí)電容開(kāi)始充電，一直到電平達(dá)到了能被MCU在邏輯1狀態(tài)時(shí)的復(fù)位電路檢測(cè)到的值為止。理想情況下沒(méi)有嚴(yán)格規(guī)定電阻和電容的大小，但也有其他方面的考慮。復(fù)位引腳的內(nèi)部泄漏電流通常規(guī)定不能超出1μA（針對(duì) Motorola HC08 MCU），這意味著電阻最大為100k?，電容不能是電解電容，以保持停止電流的最小值。推薦使用陶瓷電容，因?yàn)樗壑粤说蛢r(jià)格，低泄漏，高頻反應(yīng)性能好的優(yōu)點(diǎn)。復(fù)位引腳電容非常?。∕otorola HC08 MCU 低于5pF）。對(duì)于最小阻抗值也有限制，因?yàn)樽畲笊侠娏鞔蠹s為5mA，1V (VOL)。加上外部電容的低阻抗電壓源，則確定了上拉電阻的最小值為2K?。用二極管來(lái)鉗住復(fù)位引腳的電壓也是一種推薦做法，能防止供電電壓過(guò)度，并且能夠在斷電時(shí)令電容迅速放電。

4．振蕩器

許多MCU合成了倒相放大器，用來(lái)與外部晶體或陶瓷共振器一起構(gòu)成皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)。下面則討論用來(lái)與特殊外部元件一起得到振蕩的放大器最小增益（跨導(dǎo)）。圖17給出了MCU上使用的典型標(biāo)準(zhǔn)皮爾斯振蕩器結(jié)構(gòu)，晶體在1MHz到20MHz的頻率范圍。下面用簡(jiǎn)單的形式給出了MCU的內(nèi)部電路，與非門(mén)后面是變極器。與非門(mén)有兩個(gè)輸入：一個(gè)連到MCU的OSC1腳，另一個(gè)連接到內(nèi)部STOP上。

對(duì)于振蕩電路來(lái)說(shuō)，必須有正反饋，且閉環(huán)增益必須比1大。電阻R0導(dǎo)致了負(fù)反饋，增大了放大器的開(kāi)環(huán)增益需求。R0通常盡量的大，以將反饋減到最小，同時(shí)克服上電時(shí)的電流泄漏。當(dāng)使用1MHz和20MHz的晶體時(shí)，R0應(yīng)該在1M?至10M?的范圍里。對(duì)于陶瓷共振器，R0一般用1 M?。共振器Q和電容C1、C2構(gòu)成了共鳴回路。C1、C2代表了外部電容和任何并行的寄生電容。晶體和陶瓷共振器有小信號(hào)等效電路，如圖18所示：

R是串聯(lián)電阻，L和C是起動(dòng)或串聯(lián)電感、電容。C0是分流電容，它代表了晶體盒中共振器和寄生電容的低頻并聯(lián)電容量的總和。任何在OSC1和OSC2引腳之間的附加寄生電容都包括在這個(gè)值里。晶體制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里詳細(xì)說(shuō)明了特殊晶體中R, L, C和C0的值。為了測(cè)量這些值，制造商必須給晶體送信號(hào)，也就是從晶體里功率消耗的特殊電平中獲得。然而，在晶體啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)晶體的唯一信號(hào)應(yīng)歸于熱噪聲，因此晶體里的功率消耗是非常低的。眾所周知
，當(dāng)晶體內(nèi)功率消耗減少到低水平時(shí)R的有效值可以增長(zhǎng)。因此R的最大值由晶體制造者來(lái)估計(jì)。既然R0, C1和C2的值不僅依賴于MCU的變極器特性，還依賴于外部晶體或陶瓷共振器的特性，則從各制造商的數(shù)據(jù)手冊(cè)里可以得到精確的元件結(jié)構(gòu)。

第三部分 — 印制電路板的布線技術(shù)

除了元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)之外，良好的印制電路板（PCB）布線在電磁兼容性中也是一個(gè)非常重要的因素。既然PCB是系統(tǒng)的固有成分，在PCB布線中增強(qiáng)電磁兼容性不會(huì)給產(chǎn)品的最終完成帶來(lái)附