三種非屏蔽線纜設(shè)計(jì)搞定EMC

1前言

EMC設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師不能總是求助于屏蔽線纜來解決電磁兼容問題。在成本和正確端接屏蔽層要求的受歡迎自由度上，非屏蔽類型的線纜具有非常大的優(yōu)勢(shì)。在線纜傳送信號(hào)的地方，如果電路本身不敏感或者在發(fā)射不高的情況下，以及線纜共模電流的干擾也不大或者可以通過其他手段（如濾波）在接口上加以控制的情況下，以下三種非屏蔽線纜設(shè)計(jì)還是相當(dāng)令人滿意的。

2雙絞線纜

雙絞線纜是減小磁性與容性耦合干擾拾取特別有效且簡(jiǎn)單的一種方法。將線纜絞合趨向于確保電容的均勻一致分布。線纜到地的電容和到外部源的電容都是平衡的，這意味著共模容性耦合也是平衡的；若是其他電路也是平衡的，就會(huì)具有很高的共模抑制能力。

在減小低頻磁性拾取問題上，線纜絞合是最有用的，因?yàn)樗鼛缀蹩梢詫⒋判原h(huán)路的面積減小到零。每一次絞合都使感應(yīng)場(chǎng)的方向相反，所以若假設(shè)存在均勻的外部場(chǎng)，那么兩個(gè)連續(xù)的絞合會(huì)抵消線纜與場(chǎng)之間的交感?，F(xiàn)在，在每一根線的末端，有效的拾取環(huán)路被減小到很小的面積。隨著單位長(zhǎng)度上絞合次數(shù)的增大，屏蔽效能可得到改善和提高。

3扁平電纜

在產(chǎn)品中，并行數(shù)據(jù)傳輸普遍使用扁平線纜，它允許到連接器有大量的終端，因此也是最經(jīng)濟(jì)的。扁平線纜在機(jī)殼內(nèi)的路徑必須加以謹(jǐn)慎考慮，因?yàn)槲雌帘蔚木€纜允許磁場(chǎng)或電場(chǎng)耦合到其結(jié)構(gòu)上。

扁平線纜中地的排列方式很是考究。傳輸高頻數(shù)據(jù)的扁平線纜的性能對(duì)地回路的結(jié)構(gòu)非常敏感。在整個(gè)線纜中只使用一根地導(dǎo)線，這是成本最低的一種結(jié)構(gòu)[見圖（a）]。這樣做，將使在線纜另一側(cè)的信號(hào)形成一個(gè)非常大的感性環(huán)路，以及電路之間的串?dāng)_和共地阻抗耦合。它是設(shè)計(jì)中最不期望使用的一種方案，但是若因?yàn)槠渌脑蚨坏貌粦?yīng)用，設(shè)計(jì)師必須設(shè)法使導(dǎo)線數(shù)量最少，而且至少在線纜中間放置一根地導(dǎo)線，同時(shí)將干擾最大的或最敏感的信號(hào)靠近地線放置。最好的結(jié)構(gòu)莫過于每一根信號(hào)導(dǎo)線都有它單獨(dú)的地回路[見圖（b）]；這樣，差不多就能具有和地平面正確端接的線纜[見圖（d、e）]一樣好的性能，而且這也很容易實(shí)現(xiàn)。串?dāng)_和共阻抗耦合問題從根本上得到了解決。它的缺點(diǎn)是使扁平線纜和連接器尺寸、成本大大上升。還有一種可以接受的方案就是圖（c）中的方案----每?jī)筛盘?hào)導(dǎo)線分配一個(gè)回路線。與圖（b）中的方案相比，將線纜的利用率提高了50%，還保證了小的感性環(huán)路面積。對(duì)于引腳受限的應(yīng)用，需要分析單個(gè)的信號(hào)，以確定哪里是最佳放置地回流引腳的位置。若能將雙絞線結(jié)構(gòu)引入扁平線纜，還可以進(jìn)一步提高圖（b）方案的屏蔽性能。

4地平面柔性連接器

還有一種特殊的方法，能夠在產(chǎn)品內(nèi)部電路板之間攜帶高頻信號(hào)，與地平面扁平線纜相比，它也能提供相當(dāng)好的性能，同時(shí)也更便宜和易于使用，它就是地平面柔性連接器組件，如下圖所示。

雙面柔性連接器的一面分配給了地平面，而另一側(cè)則用來傳送信號(hào)走線。在它的每一端，表面安裝連接器上可選的引腳將通過過孔連接到地平面。這種非常靠近信號(hào)走線的低阻抗地回路保證了在電路兩端形成最小的地噪聲。

這種結(jié)構(gòu)提供了一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)和有效的大量終端連接系統(tǒng)。柔性連接器組件可以設(shè)計(jì)成任何的物理配置，一些供應(yīng)商也會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)部件做簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)化的方法和安裝非常像標(biāo)準(zhǔn)的印制電路板，除了襯底比較薄而且柔軟，而電路板則是堅(jiān)固的纖維玻璃。這種方法非常適合于寬帶數(shù)據(jù)總線，例如TFT顯示、離板存儲(chǔ)器和通信端口以及任何傳送高頻時(shí)鐘或總線的連接。

綜上所述，好的非屏蔽線纜設(shè)計(jì)也能最優(yōu)的解決電磁兼容問題。