Учебное пособие 800552
.pdf6.В чем заключается суть управления переходными процессами в сигналах?
7.Перечислите дополнительные рекомендации, которые могут быть полезными при размещении компонентов на печатной плате.
8.Назовите дополнительные рекомендации, которых следует придерживаться при трассировке печатных проводников.
9. В чем заключаются особенности ЭМС-проектирования, связанного
с использованием ИМС?
10.Верно ли, что не все рекомендации, встречающиеся в тех или иных источниках, будут полезны при их реализации в проекте? Почему так происходит?
130
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В последние годы все более широкое распространение в задачах оценки уровней электромагнитного излучения разрабатываемых технических средств получают подходы, основанные на анализе ближнего электромагнитного поля. Аналогичные методы также можно с успехом использовать и для описания происходящих в них электромагнитных процессов. Для непосредственного сбора данных о ближнем электромагнитном поле (амплитуда и/или фаза) используются специализированные сканеры. Однако, как правило, под выражением «измерение ближнего электромагнитного поля» подразумевают не только сам процесс измерения, но и последующие методы обработки полученных данных.
Подходы, основанные на измерении ближнего электромагнитного поля, имеют ряд преимуществ, по сравнению с классическим измерением дальнего электромагнитного поля, а именно: точность, воспроизводимость, стоимость и область применения. Это объясняется, во-первых, тем, что анализируемый объект и измерительный пробник расположены в непосредственной близости друг от друга, что позволяет ослабить такие факторы неопределенности, как погодные условия, рассеивание, внешняя электромагнитная обстановка. Во-вторых, измерение ближнего электромагнитного поля менее подвержено условиям испытания, что делает этот подход более доступным и повторяемым. В-третьих, измерение может быть проведено в обычных лабораторных условиях или даже производственных условиях, в отличие от открытых испытательных площадок (OATS) или безэховых (полубезэховых) камер, требуемых при измерении дальнего электромагнитного поля. Так, компактные измерительные установки дальнего поля будут в среднем стоить в 3-4 раза больше, чем сопоставимые по техническим характеристикам планарные установки для ближнего поля. При этом речь идет об установках для тестирования антенн, а в случае внутриаппаратурного тестирования технических средств разница будет еще больше.
Однако самое важное отличие, в контексте решения задач обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости, заключается в том, что измерение в дальнем поле можно использовать только для получения диаграмм направленности и ответа на вопрос «годен-не годен». Получаемые при таком измерении данные не позволяют сделать однозначный вывод о конкретном источнике излучения, вызывающем превышение нормативных требований. В случае работы с ближним электромагнитным полем разработчик получает инструмент не только для оценки электромагнитных полей от разрабатываемого технического средства, но и для его тестирования на помехоэмиссию, нахождения источников превышения норм, электромагнитного исследования печатных плат и интегральных микросхем.
131
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.ГОСТ Р 50397-2011 «Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения». – М.: ФГУП «Стандартинформ», 2012. – 56 с.
2.http://www.ntsb.gov/doclib/reports/2000/AAR0003.pdf
3.http://www.reuters.com/article/2007/09/06/us-mobilephones-hospitals- idUSL0685683920070906
4.http://esciencenews.com/articles/2008/06/24/electromagnetic interference some identification devices may pose hazards medical equipment
5.Williams, Tim. EMC for Product Designers, 4th Edition [Текст] – Newnes, 2007. – 498 p.
6.Князев, А. Д. Конструирование радиоэлектронной и электронновычислительной аппаратуры с учетом электромагнитной совместимости [Текст] / А. Д. Князев, Л. Н. Кечиев, Б. В. Петров. – М.: Радио и связь, 1989. – 224 с.
7.Ромащенко, М. А. Методы оптимального проектирования конструкций радиоэлектронных средств с учетом электромагнитной совместимости и помехоустойчивости [Текст]: дисс. … д-ра. техн. наук: 05.12.04. – Воронеж, 2014.
8.Седельников, Ю. Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств [Текст]: учеб. пособие / Ю. Е. Седельников. – Казань: ЗАО «Новое знание». – 2006. – 304 с.
9.Кечиев, Л. Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры [Текст] / Л. Н. Кечиев. – М.: ООО «Группа ИДТ»,
2007. – 616 с.
10.Paul, Clayton R. Introduction to electromagnetic compatibility [Текст] / Clayton R. Paul. – 2nd ed. Wiley-Interscience. 2006.
11.Быховский, М. А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу. История телеграфа, телефона и радио до начала ХХ века [Текст] / М. А. Быховский. – М.: Либроком, 2013. – 217 с.
12.Макаров, О. Ю. Методы обеспечения внутриаппаратурной электромагнитной совместимости и помехоустойчивости в конструкциях электронных средств [Текст]: монография / О. Ю. Макаров, А. В. Муратов, М. А. Ромащенко.
–Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2013. – 234 с.
13.H. Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, New York, 2009.
14.Шапиро, Д. Н. Электромагнитное экранирование [Текст]: научное издание / Д. Н. Шапиро. – Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект»,
2010. – 120 с.
15.C. R. Paul, Effectiveness of Multiple Decoupling Capacitors / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 34, no. 2, May 1992, pp. 130-133.
132
16.T. Zeeff, T. Hubing, T. Van Doren, D. Pommerenke, Analysis of Simple Two-Capacitor Low-Pass Filters / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. 45, no. 4, Nov. 2003.
17.T. H. Hubing, T. P. Van Doren, F. Sha, J. L. Drewniak, M. Wilhelm, An Experimental Investigation of 4-Layer Printed Circuit Board Decoupling / Proceedings of the 1995 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Atlanta, GA, August 1995, pp. 308-312.
18.J. Fan, J. Drewniak, J. Knighten, N. Smith, A. Orlandi, T. Van Doren, T. Hubing, R. DuBroff, Quantifying SMT Decoupling Capacitor Placement in DC Power-Bus Design for Multilayer PCBs / IEEE Trans. on Electromagnetic Compatibility, vol. EMC-43, no. 4, November 2001, pp. 588-599.
19.J. Fan, W. Cui, J. Drewniak, T. Van Doren, J. Knighten, Estimating the Noise Mitigation Effect of Local Decoupling in Printed Circuit Boards / IEEE Trans. on Advanced Packaging, vol. 25, no. 2, May 2002, pp. 154-165.
20.Кечиев, Л. Н. Печатные платы и узлы гигабитной электроники / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2017. – 424 с. – (Библиотека ЭМС).
21.Кечиев, Л. Н. Экранирование радиоэлектронной аппаратуры. Инженерное пособие / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2019. – 720 с.
22.Кечиев, Л. Н. Проектирование системы распределения питания печатных узлов электронной аппаратуры / Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2016. – 400 с. – (Библиотека ЭМС).
23.Акбашев, Б. Б. Защита объектов телекоммуникаций от электромагнитных воздействий / Б. Б. Акабшев, Н. В. Балюк, Л. Н. Кечиев. – М.: Грифон, 2014. – 472 с. – (Библиотека ЭМС).
24.Кечиев, Л. Н. Зарубежные военные стандарты в области ЭМС / Н. В. Балюк, Л. Н. Кечиев / под ред. Л. Н. Кечиева. – М.: Грифон, 2014. – 448 с. – (Библиотека ЭМС).
25.Кечиев, Л. Н. Электромагнитная совместимость автотранспортных средств / Л. Н. Кечиев, П. А. Николаев. – М.: Грифон, 2015. – 426 с. – (Библиотека ЭМС).
26. Кечиев, Л. Н. IBIS-модели и их применение в задачах ЭМС / Л. Н. Кечиев, С. С. Захарова, Н. В. Лемешко. – М.: Грифон, 2016. – 194 с. – (Библиотека ЭМС).
133
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Список сокращений…………………………………………………………. |
3 |
Введение……………………………………………………………………….. |
4 |
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОПРОСАХ, РЕШАЕМЫХ В РАМКАХ |
|
ЗАДАЧ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТРЕБОВАНИЙ ЭМС………………………… |
6 |
1.1. Составляющие проблемы обеспечения ЭМС……………………... |
6 |
1.2. Краткий экскурс в историю ЭМС………………………………...... |
9 |
1.3. Тенденции и перспективы развития теории и практики ЭМС…… |
13 |
Контрольные вопросы к разделу………………………………………... |
14 |
2. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С СИГНАЛАМИ В ЗАДАЧАХ |
|
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС……………………………………………………… |
15 |
2.1. Представление сигналов во временной и частотной области…… |
15 |
2.2. Децибел как основная единица измерения в области ЭМС……... |
19 |
2.3. Использование децибелов на практике………………………….... |
22 |
Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. |
24 |
3. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПАРАЗИТНЫХ СВЯЗЕЙ |
|
В ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВАХ…………………….………………...... |
25 |
3.1. Связь через общее сопротивление……………………………….... |
25 |
3.2. Емкостная связь…………………………………………………….. |
28 |
3.3. Индуктивная связь………………………………………………….. |
32 |
Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. |
36 |
4. ПАРАЗИТНАЯ СВЯЗЬ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ |
|
ИЗЛУЧЕНИЕ……………………………………………………………….. |
37 |
4.1. Поля, создаваемые изменяющимся во времени током…………. |
38 |
4.2. Поля, создаваемые небольшим витком тока…………………….. |
40 |
4.3. Поля, создаваемые электрически малой цепью…………………. |
41 |
4.4. Входной импеданс и сопротивление излучения………………… |
47 |
4.5. Резонансный полуволновый симметричный вибратор…………. |
49 |
4.6. Четвертьволновый несимметричный вибратор…………………. |
52 |
4.7. Вибратор, возбуждаемый не в центре…………………………… |
53 |
4.8. Характеристика эффективных и неэффективных антенн……… |
53 |
4.9.Щелевые антенны…………………………………………………. 55
4.10.Приемные антенны………………………………………………. 56
Контрольные вопросы к разделу……………………………………… |
57 |
5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ ТОКА………………………………………. |
59 |
5.1. Ток протекает по замкнутому контуру…………………………... |
59 |
5.2. Электроны не читают электрические схемы……………………. |
60 |
Контрольные вопросы к разделу……………………………………… |
65 |
134
6.ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭКРАНИРОВАНИЯ……….…………………..... 66
6.1.Экранирование плоских волн…………………………………….... 66
6.2.Экранирование ближнего поля…………………………………….. 71
6.3.Измерение эффективности экранирования……………………...... 73 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 75
7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ЭКРАНИРОВАНИЕ |
76 |
7.1. Экранирование электрического поля……………………………… |
76 |
7.2.Экранирование магнитного поля………………………………….. 79
7.3.Экранирующие корпуса…………………………………………..... 80
7.4. Применение запредельных волноводов…………………………… |
84 |
Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. |
87 |
8. ТРАССИРОВКА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ…………………………..……... |
88 |
8.1. Стратегии трассировки ПП………………………………………… |
88 |
8.2. Определение потенциальных источников и рецепторов ЭМП...... |
90 |
8.3. Определение критических путей тока…………………………...... |
93 |
8.4. Определение потенциальных частей антенн……………………… |
95 |
8.5.Определение путей паразитных наводок………………………...... 97 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 103
9.РАЗВЯЗКА ШИН ПИТАНИЯ В ЦИФРОВЫХ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ…………………................................................................................ 104
9.1.Оценка индуктивности соединения развязывающего конденса-
тора……………………………………………………………………….. 104
9.2.Практические способы развязки системы питания в виде печатных проводников………………………………………………….. 110
9.3.Практические способы развязки системы питания в виде близкорасположенных слоев питания/заземления………………….... 111
9.4.Практические способы развязки системы питания в виде разнесенных слоев питания/заземления……………………………...... 113 Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. 114
10.ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ С УЧЕТОМ ЭМС…....................................... |
115 |
10.1. Базовые рекомендации по ЭМС-проектированию……………… |
115 |
10.2.Широко распространенные рекомендации по ЭМС-проекти-
рованию………………………………………………………………...... 117
10.3.Рекомендации, к которым следует относиться с осторож-
ностью……………………………………………………………………. 121
10.4. Рекомендации из серии «вредные советы»……………………… |
125 |
Контрольные вопросы к разделу……………………………………….. |
129 |
Заключение…………………………………………………………………… 131
Библиографический список…………………………………………….….. 132 135
Учебное издание
Ромащенко Михаил Александрович
ОСНОВЫ ВНУТРИАППАРАТУРНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
Учебное пособие
Редактор Сахарова Д. О.
Подписано к изданию 24.03.2020.
Объем данных 4,8 Мб.
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14
136