EMC設(shè)計(jì)中橋接的目的是什么

在過(guò)去的幾十年的硬件設(shè)計(jì)里，這個(gè)詞對(duì)國(guó)人來(lái)說(shuō)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(luò)協(xié)議的。橋接是指連接兩個(gè)不同系統(tǒng)之間的橋梁，英文簡(jiǎn)稱“bridged”，這個(gè)系統(tǒng)大到宇宙空間，小到微觀空間個(gè)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(gè)器件。簡(jiǎn)化模型如圖1。

橋接的目的是什么?是為了兩個(gè)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(shí)戰(zhàn)上是指有用信號(hào)，無(wú)用信號(hào)、各電源的傳輸。基于此，我們把橋接按實(shí)際實(shí)用分為三類：信號(hào)的橋接、電源的橋接、地的橋接。

1. 信號(hào)的橋接信號(hào)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(hào)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(yīng)用可以參考信號(hào)完整性部分的設(shè)計(jì)。如圖2所示

2.電源的橋接傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上不會(huì)采用，主要是我們EMC設(shè)計(jì)上有這個(gè)高頻回流的設(shè)計(jì)應(yīng)用。EMC設(shè)計(jì)中，為了提供最低阻抗回流路徑和最小環(huán)路面積，會(huì)采用映像參考平面的設(shè)計(jì)，如圖3所示，EMC的PCB設(shè)計(jì)中會(huì)讓大部分的信號(hào)主動(dòng)參考這個(gè)平面形成回流，這里不僅是指有用信號(hào)本身，還有無(wú)形的無(wú)用信號(hào)，對(duì)有用和無(wú)用信號(hào)采用雙向控制設(shè)計(jì)。注意，對(duì)于高頻回流設(shè)計(jì)，有用信號(hào)會(huì)最終通過(guò)數(shù)字地回流，但對(duì)無(wú)用信號(hào)，他只會(huì)尋找最低阻抗路徑，所以一個(gè)完整的電源平面就會(huì)成為它的回流路徑之一。

對(duì)于穿越兩個(gè)不同直流電源平面的信號(hào)，為了保證他的回流，我們需要采用橋接設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻回流。圖4為示例。

有用信號(hào)因功能需要，必須通過(guò)數(shù)字地回流，實(shí)現(xiàn)功能上的接收采集，而對(duì)于無(wú)用信號(hào)，則不關(guān)心他是否有效識(shí)別和采集。

拋開(kāi)有用信號(hào)，EMC更關(guān)心無(wú)用信號(hào)的回流，因?yàn)樗豢煽?，處于黑暗之中，基于此，我們需要設(shè)計(jì)一條回路給他，即如圖6。

在信號(hào)正對(duì)參考平面投影附近放置一個(gè)橋接器件，基于EMC的設(shè)計(jì)考慮，電源平面橋接只能采用電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。電容值的大小選擇是根據(jù)信號(hào)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(hào)頻率的基頻，原理就是讓大于信號(hào)頻率的信號(hào)從此橋接電容通過(guò)，其他的不允許通過(guò)。此位置可以保證最小的環(huán)路面積，實(shí)戰(zhàn)運(yùn)用中，可能會(huì)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(huì)要求模擬地與數(shù)字地之間需要嚴(yán)格分割開(kāi)來(lái)，做到絕對(duì)的隔離，原理上講，是擔(dān)心數(shù)字地的背景噪聲串?dāng)_到模擬地，引起模擬量的失真，從而無(wú)法采集模擬信號(hào)，另一方面高頻信號(hào)串?dāng)_到模擬區(qū)，也會(huì)引起信號(hào)的失真?；谏鲜龅囊恍┛紤]，實(shí)際設(shè)計(jì)中大部分人都遵循這個(gè)原則。如果能嚴(yán)格避免EMC的相互串?dāng)_，那么對(duì)于模擬地是不需要過(guò)多的關(guān)心，只需要保證模擬區(qū)域絕對(duì)的獨(dú)立，獨(dú)立的電源系統(tǒng)，獨(dú)立的信號(hào)處理，單一的模數(shù)信號(hào)進(jìn)入數(shù)字區(qū)。如圖7所示。

數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)通過(guò)單一的信號(hào)來(lái)連接，這一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在EMC實(shí)戰(zhàn)中，非常有利于我們?cè)趦蓚?cè)區(qū)域做對(duì)策，注意這時(shí)候的模擬地與數(shù)字地之間的橋接都是基于原理上的應(yīng)用，比如PAI型濾波電路在兩側(cè)的運(yùn)用。這時(shí)候的地橋接器件就主推磁珠，高頻曲線好，在保證有用信號(hào)的同時(shí)，能對(duì)無(wú)用信號(hào)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(diǎn)位)之間的橋接現(xiàn)代隔離式開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)應(yīng)用廣泛，通過(guò)隔離變壓器實(shí)現(xiàn)電源前后級(jí)的隔離，在高頻干擾通過(guò)之后，這種隔離線圈易飽和，即部分通過(guò)線圈間的分布電容直接流到次級(jí)，形成了通路，從而旁路了隔離效果。為了降低流干擾對(duì)后級(jí)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(shè)計(jì)的數(shù)字地與N之間的橋接，通常采用電容橋接。在實(shí)戰(zhàn)中，這一電容主要服務(wù)于EMC,但因?yàn)樗奈恢锰厥?，有一定的絕緣要求，所以在選型時(shí)采用高壓電容，即Y電容/安規(guī)電容。

原文標(biāo)題：EMC設(shè)計(jì)中橋接的作用

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審核編輯：湯梓紅