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探析连接器的射频干扰和噪声原理

2018年06月06日 22:17 次阅读

当今,电子系统的时钟频率为几百兆赫,所用脉冲的前后沿在亚纳秒范围。网络接口传输数据速率为100Mbit/s和155与622Mbit/s(ATM-异步传输模)。高质量视频电路也用以亚纳秒级的象素速率。这些较高的处理速度表示了工程上受到不断的挑战。

这样的挑战之一是射频(RF)干扰,这是由于电磁能量的快速变化引起的。电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间),电压/电流幅度变得更大,问题变得更多。因此,今天同以前相比,解决电磁兼容性(EMC)就更艰难了。

在电路的两个波节之前,快速变化的脉冲电流,表示了所谓差模噪声源,电路周围的电磁场可以耦合到其它元件上和侵入连接部分。经感性或容性耦合的噪声是共模干扰。射频干扰电流是彼此相同的,系统可以建模为:由噪声源、“受害电路”或“接受者”和回路(通常是底板)组成。用几个因素来描述干扰的大小:

●噪声源的强度

●干扰电流环绕面积的大小

●变化速率

于是,尽管在电路中有很可能产生不希望的干扰,噪声几乎总是共模型的。一旦在输入/输出(I/O)连接器和机壳或地平面之间接入电缆,有某些RF电压出现时,导致几毫安的RF电流就能足以超过允许的发射电平。

噪声的耦合和传播

共模噪声是由于不合理的设计产生的。有些典型的原因是不同线对中个别导线的长度不同,或到电源平面或机壳的距离不同。另一个原因是元件的缺陷,如磁感应线圈与变压器,电容器与有源器件(例如应用特殊的集成电路(ASIC))。

磁性元件,特别是所谓“铁芯扼流圈”型贮能电感器,是用在电源变换器之中的,总是产生电磁场。磁路中的气隙相当于串联电路中的一个大电阻,那儿要消耗较多的电能。于是,铁芯扼流圈,绕制在铁氧体棒上,在棒周围产生强的电磁场,在电极附近有最强的场强。在使用回描结构的开关电源中,变压器上必定有一个空隙,其间有很强的磁场。在其中保持磁场最合适的元件是螺旋管,使电磁场沿管芯长度方向分布。这就是在高频工作的磁性元件优选螺旋结构的原因之一。

不恰当的去耦电路通常也变成干扰源。如果电路要求大的脉冲电流,以及局部去耦时不能保证小电容或十分高的内阻需要,则由电源回路产生的电压就下降。这相当于纹波,或者相当于终端间的电压快速变化。由于封装的杂散电容,干扰能耦合到其它电路中去,引起共模问题。

当共模电流污染I/O接口电路时,该问题必须解决在通过连接器之前。不同的应用,建议用不同的方法来解决这个问题。在视频电路中,那儿I/O信号是单端的,且公用同一共同回路,要解决它,用小型LC滤波器滤掉噪声。在低频串联接口网络中,有些杂散电容就足够将噪声分流到底板上。差分驱动的接口,如以太,通常是通过变压器耦合到I/O区域,是在变压器一侧或两侧的中心抽头提供耦合的。这些中心抽头经高压电容器与底板相连,将共模噪声分流到底板上,以使信号不发生失真。

在I/O区域内的共模噪声

没有一个通用办法来解决所有类型的I/O接口的问题。设计师们的主要目标是将电路设计好,而常常忽略了一些视为简单的细节。一些基本法则能使噪声在到达连接器以前,降至最小:

1)将去耦电容设置在紧挨负载处。

2)快速变化的前后沿的脉冲电流,其环路尺寸应最小。

3)使大电流器件(即驱动器和ASIC)远离I/O端口。

4)测定信号的完整性,以保证过冲和下冲最小,特别是对于大电流的关键性信号(如时钟,总线)。

5)使用局部滤波,如RF铁氧体,可吸收RF干扰。

6)提供低阻抗搭接到底板上或在I/O区域的基准在底板上。

射频噪声和连接器

即使工程师采取许多上述所列的预防措施,来减小在I/O区内的RF噪声,还不能保证这些预防措施能否成功地足够满足发射要求。有些噪声是传导干扰,即在内部电路板上按共模电流流动。这个干扰源是在底板和电路等之间。于是,这个RF电流一定通过最低阻抗(在底板和载信号线之间)的通路流动。如果连接器没呈现足够低的阻抗(与底板的搭接处),这RF电流经杂散电容流动。当这RF电流流过电缆时,不可避免地产生发射(图1A)。

探析连接器的射频干扰和噪声原理

图1 RF噪声为何到达电缆

使共模电流注入到I/O区的另一机理,是附近有强的干扰源的耦合。甚至有些“屏蔽”连接器也无用,因为干扰源就在连接器附近,如PC机环境。如果在连接器和底板之间有一个缺口,此处所感应的RF电压可以使EMC性能下降(图1B)。

探析连接器的射频干扰和噪声原理

图2 连接器设计选择

屏蔽连接器方法有,加指形簧片或垫片。连接器的搭接,是在连接器和机壳之间填满空处。这个方法要求有一个衬垫(图2A)。金属衬垫较好,只要处理合适,也就是说,只要表面不被污染,只要手不触及或损坏衬垫以及只要有足够的压力,以保持好的、低阻抗的接触。

别的方法是连接器装接头片或者把连接器安装在机壳上。此时,最大接触面稍微小些,且应严格控制接头片的尺寸和弹性。安装屏蔽连接器时,在机壳上开口,开口的一侧要去掉油污(图2B),要仔细制作,若公差不合适,导致连接器在机壳内陷入太深,使搭接中断。每位EMC工程师知道,在“极好”的系统当中,这个问题一定要满足发射要求,并在生产线及时检查。未紧固的或弯曲的衬垫,安装于关键区域(如安装连接器的开口)的油污上,将失效。

由于下述原因选用了EMI连接器;

1)导电发泡塑料是极其柔软的,且能放在连接器的整个周围。这就消除了与另一机壳、衬垫有关的问题。

2)机械工程师可以在系统机壳可接收的公差范围内安装连接器。

3)连接器与机壳实现低阻抗搭接,以保证良好接触。机壳壁内侧上的衬垫,当要涂漆有遮蔽要求时,可以用更柔软的材料。

4)要求强迫冷却的设计,衬垫最好有另一特点:连接器和机壳壁之间的缝应密封起来,以减少气漏。在有尘埃的环境中,衬垫要起到系统内保持干净。

结论

当前市场上有各种各样的连接器,能使设计师为特殊接口,获得最佳设计。

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一分钟了解:恩智浦新一代硅锗碳BiCMOS QU...

江苏亿鑫通精密电子有限公司正着力于推进手机精密连...

中国智能手机的年销售量约为2亿部,每部智能手机里使用的精密连接器平均6~7对,然而,中国手机精密连接...

发表于 2018-05-16 09:44 404次阅读
江苏亿鑫通精密电子有限公司正着力于推进手机精密连...

2018年中国电子元件百强企业排序工作圆满完成

2017年,光电线缆行业龙头企业——亨通集团有限公司凭借远超其余诸强的资产总额和电子元件业务额再次夺...

发表于 2018-05-15 10:46 1632次阅读
2018年中国电子元件百强企业排序工作圆满完成

连接器厂健和兴受惠于电动车订单增加 预估全年业绩...

连接器厂健和兴(3003)受惠于电动车订单增加,单月营收出现跳跃式成长,今年车用、家电及绿能电工三大...

发表于 2018-05-15 08:58 150次阅读
连接器厂健和兴受惠于电动车订单增加 预估全年业绩...

深圳市盛格纳电子有限公司推出新产品M12快插式连...

深圳市盛格纳电子有限公司推出新产品M12快插式连接器系列。M12快插式连接器系列使用高品质的PVC或...

发表于 2018-05-15 08:54 125次阅读
深圳市盛格纳电子有限公司推出新产品M12快插式连...

全球连接器中的生产中心同步向中国转移,中国已成为...

中国是目前全球最大的连接器市场,汽车、通讯和消费电子的不断发展让连接器的定制化需求越来越多,连接器厂...

发表于 2018-05-15 08:31 224次阅读
全球连接器中的生产中心同步向中国转移,中国已成为...

关于“HV”系列连接器的介绍

“HV”系列连接器及线束总成是专为汽车应用设计,尤其是基于高电压及高电流设计的混合动力汽车及纯电动汽...

发表于 2018-05-14 14:58 180次阅读
关于“HV”系列连接器的介绍

日本广濑电机公司展出了无需螺钉、一按就可连接大电...

日本广濑电机公司于9月15日和16日在东京举办了“第13届广濑技术展CONNECTION 2016”...

发表于 2018-05-14 14:11 136次阅读
日本广濑电机公司展出了无需螺钉、一按就可连接大电...

关于控制医疗仪器中的EMI噪声的解决方案

在当今的医疗设备中充满了日益复杂的电子设备,以此来完善设备在监测,显示,协助和警告患者的一系列功能。...

发表于 2018-05-14 11:13 718次阅读
关于控制医疗仪器中的EMI噪声的解决方案

欢迎来到无线产品大杂烩:嵌入式开发人员的射频频段...

编者按:本系列文章包括两部分,第 1 部分讨论嵌入式系统设计人员可选择的各种无线连接,并提供了一些相...

发表于 2018-05-14 10:25 1046次阅读
欢迎来到无线产品大杂烩:嵌入式开发人员的射频频段...

曼奈柯斯隆重推出具有颠覆性的新技术——X-CON...

曼奈柯斯工业电气(中国)有限公司是由世界著名的专业电气公司——德国曼奈柯斯电气有限公司于2012年独...

发表于 2018-05-13 11:43 167次阅读
曼奈柯斯隆重推出具有颠覆性的新技术——X-CON...

ChargePoint发布了新款2MW充电技术

这个连接器,实物效果很大,是基于原有的31.25kW的充电模块,累积成充电大柜子,然后再使用4个功率...

发表于 2018-05-13 09:38 833次阅读
ChargePoint发布了新款2MW充电技术

MTP连接器的优点有哪些_MTP连接器的最大优点...

多芯传输意味着更多的挑战 MPO连接器的核心是机械对接(MT)插芯技术,该技术由日本一家领先的电信公...

发表于 2018-05-12 10:46 312次阅读
MTP连接器的优点有哪些_MTP连接器的最大优点...

ADI射频与微波技术走向系统_加速5G应用的落地...

近日,中国移动率先在国内打通了首个5G电话,媒体认为这意味着一个上万亿元人民币的产业已经逐步拉开序幕...

发表于 2018-05-12 02:50 373次阅读
ADI射频与微波技术走向系统_加速5G应用的落地...

中国连接器行业营业收入和利润双增长,2018年中...

连接器行业的毛利率根据每家企业的产品差异,水平不同。总体趋势是稳定向好。同时中国连接器行业近年来非常...

发表于 2018-05-11 16:37 2408次阅读
中国连接器行业营业收入和利润双增长,2018年中...

倍捷慕尼黑上海电子展上推多款连接器

作为设计和组装定制工程连接器和线束解决方案的全球领先者。倍捷连接器(PEI-Genesis)亮相慕尼...

发表于 2018-05-11 16:12 162次阅读
倍捷慕尼黑上海电子展上推多款连接器

针对停靠和夹具应用完成水、电、气等信号对接 AT...

顺从介质连接器(UC)是针对停靠和夹具应用完成水、电、气等信号对接的专用装置。顺从介质连接器通常不适...

发表于 2018-05-11 16:08 68次阅读
针对停靠和夹具应用完成水、电、气等信号对接 AT...

AFL及其母公司日报藤仓推出系列板级光连接产品以...

AFL及其母公司日报藤仓宣布将在OFC2017上展出系列板级光连接产品以及新的基于SWR(Spide...

发表于 2018-05-11 11:14 365次阅读
AFL及其母公司日报藤仓推出系列板级光连接产品以...

广濑电机将在所有领域推广连接器产品

广濑电机即使在日本部件厂商中也是很有名的高收益企业。2015财年(2015年4月~2016年3月)的...

发表于 2018-05-11 10:22 142次阅读
广濑电机将在所有领域推广连接器产品

Qorvo专家最新产业应用观点 抓住5G新空口加...

前不久,5G标准制定迎来了关键节点:3GPP 5G NSA(Non-Standalone,非独立组网...

发表于 2018-05-10 16:00 132次阅读
Qorvo专家最新产业应用观点 抓住5G新空口加...

干货!集成和技术创新创造新机会并将射频器件推向新...

智能手机是当今世界上使用最广泛、最通用的电子设备之一,在过去的十年里已经获得了巨大的普及,现在已经成...

发表于 2018-05-10 10:19 395次阅读
干货!集成和技术创新创造新机会并将射频器件推向新...

Pasternack公司现提供小尺寸MMBX连接...

业界领先的射频、微波及毫米波产品供应商美国Pasternack公司如今提供小尺寸MMBX连接器和转接...

发表于 2018-05-10 09:43 91次阅读
Pasternack公司现提供小尺寸MMBX连接...

荷兰皇家集团新开发一个回流焊接材料组合 可为汽车...

活跃于健康、营养和材料领域的全球科学公司荷兰皇家集团,正在拓展其高性能耐高温聚酰胺产品ForTii®...

发表于 2018-05-10 09:40 507次阅读
荷兰皇家集团新开发一个回流焊接材料组合 可为汽车...

EXFO日前发布自动多光纤连接器探测头FIPT-...

通信测试仪表厂商EXFO日前发布自动多光纤连接器探测头FIPT-400-MF。这一产品兼容了EXFO...

发表于 2018-05-10 09:19 103次阅读
EXFO日前发布自动多光纤连接器探测头FIPT-...

板上光器件联盟COBO今天宣布已经选定其关于安装...

板上光器件联盟COBO今天宣布已经选定其关于安装板上光模块到PCB板的电连接器标准。

发表于 2018-05-10 09:10 115次阅读
板上光器件联盟COBO今天宣布已经选定其关于安装...

“特性阻抗”“阻抗匹配”知识详解

有人会问,为什么导线的特性阻抗的电阻不消耗能量,非要接个电阻才能消耗呢?其实啊,导线只是传输能量的,...

发表于 2018-05-06 09:39 681次阅读
“特性阻抗”“阻抗匹配”知识详解

射频电感器如何选型_射频电感器的五大选型参数介绍

元器件选型应该是工程师在设计时的必须步骤。而选择合适的的电感器可以帮助射频接收机更加高效地处理信号,...

发表于 2018-05-06 08:50 565次阅读
射频电感器如何选型_射频电感器的五大选型参数介绍

si4432无法正常收发

发表于 2018-05-04 08:57 299次阅读
si4432无法正常收发

【转帖】浅析射频功率测量方法

发表于 2018-04-28 17:33 352次阅读
【转帖】浅析射频功率测量方法

【一周芯动态】 华强芯城自营连接器、磁珠现货开抢!先到先得!Future、Rochester折扣限时优惠~

发表于 2018-04-20 18:07 1551次阅读
【一周芯动态】 华强芯城自营连接器、磁珠现货开抢!先到先得!Future、Rochester折扣限时优惠~

各位大佬,请问mosfet驱动器能达到的开关频率由什么参数决定?

发表于 2018-04-11 23:31 753次阅读
各位大佬,请问mosfet驱动器能达到的开关频率由什么参数决定?