EMC設計中的橋接介紹及作用

在過去的幾十年的硬件設計里，這個詞對國人來說非常陌生，特別是我們50HZ、60HZ系統(tǒng)。

何謂橋接?維基百科中的解釋是關(guān)于通訊網(wǎng)絡協(xié)議的。橋接是指連接兩個不同系統(tǒng)之間的橋梁，英文簡稱“bridged”，這個系統(tǒng)大到宇宙空間，小到微觀空間個體。在電子領(lǐng)域更可以直接指不同的工作系統(tǒng)，不同的單個器件。簡化模型如圖1。

橋接的目的是什么?是為了兩個系統(tǒng)之間產(chǎn)生物理或者電氣連接，為了傳輸特定的媒介。在電子領(lǐng)域中就特指電荷，實戰(zhàn)上是指有用信號，無用信號、各電源的傳輸?；诖?，我們把橋接按實際實用分為三類：信號的橋接、電源的橋接、地的橋接。

1. 信號的橋接信號橋接主要分為直流耦合橋接和交流耦合橋接。

此定義衍生于信號的直流耦合和交流耦合的傳輸方式的定義。直流耦合就是端到端的傳輸，而交流耦合是端到端高頻成份的傳輸。此應用可以參考信號完整性部分的設計。如圖2所示

2.電源的橋接傳統(tǒng)的硬件設計上不會采用，主要是我們EMC設計上有這個高頻回流的設計應用。EMC設計中，為了提供最低阻抗回流路徑和最小環(huán)路面積，會采用映像參考平面的設計，如圖3所示，EMC的PCB設計中會讓大部分的信號主動參考這個平面形成回流，這里不僅是指有用信號本身，還有無形的無用信號，對有用和無用信號采用雙向控制設計。注意，對于高頻回流設計，有用信號會最終通過數(shù)字地回流，但對無用信號，他只會尋找最低阻抗路徑，所以一個完整的電源平面就會成為它的回流路徑之一。

對于穿越兩個不同直流電源平面的信號，為了保證他的回流，我們需要采用橋接設計，來實現(xiàn)高頻回流。圖4為示例。

有用信號因功能需要，必須通過數(shù)字地回流，實現(xiàn)功能上的接收采集，而對于無用信號，則不關(guān)心他是否有效識別和采集。

拋開有用信號，EMC更關(guān)心無用信號的回流，因為他不可控，處于黑暗之中，基于此，我們需要設計一條回路給他，即如圖6。

在信號正對參考平面投影附近放置一個橋接器件，基于EMC的設計考慮，電源平面橋接只能采用電容來實現(xiàn)。電容值的大小選擇是根據(jù)信號的基頻決定的，為了保證他的諧波成份有效回流，你的電容的截止頻率要小于信號頻率的基頻，原理就是讓大于信號頻率的信號從此橋接電容通過，其他的不允許通過。此位置可以保證最小的環(huán)路面積，實戰(zhàn)運用中，可能會在一組線附近放置此橋接電容，原則就是集中、就近放置。

3.地的橋接3.1模擬地與數(shù)字地之間的橋接傳統(tǒng)的硬件中都會要求模擬地與數(shù)字地之間需要嚴格分割開來，做到絕對的隔離，原理上講，是擔心數(shù)字地的背景噪聲串擾到模擬地，引起模擬量的失真，從而無法采集模擬信號，另一方面高頻信號串擾到模擬區(qū)，也會引起信號的失真?；谏鲜龅囊恍┛紤]，實際設計中大部分人都遵循這個原則。如果能嚴格避免EMC的相互串擾，那么對于模擬地是不需要過多的關(guān)心，只需要保證模擬區(qū)域絕對的獨立，獨立的電源系統(tǒng)，獨立的信號處理，單一的模數(shù)信號進入數(shù)字區(qū)。如圖7所示。

數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)通過單一的信號來連接，這一拓撲結(jié)構(gòu)在EMC實戰(zhàn)中，非常有利于我們在兩側(cè)區(qū)域做對策，注意這時候的模擬地與數(shù)字地之間的橋接都是基于原理上的應用，比如PAI型濾波電路在兩側(cè)的運用。這時候的地橋接器件就主推磁珠，高頻曲線好，在保證有用信號的同時，能對無用信號有很大的插入損耗，在保證電流的前提下，選擇大阻抗值，比如1200Z。

3.2數(shù)字地與電源N(或者電源0點位)之間的橋接現(xiàn)代隔離式開關(guān)電源已經(jīng)應用廣泛，通過隔離變壓器實現(xiàn)電源前后級的隔離，在高頻干擾通過之后，這種隔離線圈易飽和，即部分通過線圈間的分布電容直接流到次級，形成了通路，從而旁路了隔離效果。為了降低流干擾對后級電路的影響，從EMC角度我們需要就近提供一條高頻回流路徑，這一條路徑就是我們要設計的數(shù)字地與N之間的橋接，通常采用電容橋接。在實戰(zhàn)中，這一電容主要服務于EMC,但因為他的位置特殊，有一定的絕緣要求，所以在選型時采用高壓電容，即Y電容/安規(guī)電容。