Följande exempel kan illustrera detta:

Figur 1 illustrerar ett typfall där två apparater innehållande elektronik samarbetar i ett system för att utföra bestämda uppgifter. Utifrån bilden kan vi beskriva stora delar av EMC-problematiken och hitta de påverkande faktorerna.

 

Båda apparaterna är snarlikt uppbyggda:

• Inneslutna i en skärmande metallåda (SK).
• Metallådorna är anslutna till metallstomme, struktur (närmaste jordplan).
• Båda apparaterna får sin strömförsörjning (i detta fall) från det allmänna lågspänningsnätet (230 VAC) via vars sin nätanslutningskabel.
• Därmed är de även anslutna (via nätkabeln) till skyddsjord (PE).
• Båda apparaterna är försedda med nätfilter.
• Båda apparaterna har en signalanslutningskontakt (8) och via dessa är de förbundna med varandra via en signalkabel (9).
• Signal-anslutningskontakterna är försedda med vars ett filter.

Den interna uppbyggnaden är som följer:

• Spänningsomvandlare (O).
• Logikkort.
• Bakplan (6).
• Intern kablage från bakplan till anslutningsdon.

Det är en mängd olika faktorer som måste tas i beaktande för att uppnå önskade EMC-egenskaper. Vi listar dessa här och återkommer med mera detaljer i kommande artiklar:

• Val av IC-kretsar – kretsfamilj (K)
• Val av IC-kretsar – kristallmönster (1)
• Val av IC-kretsar – bendisposition (2)
• Kretskortsutlägg – ledningsdragning (3)
• Kretskortsutlägg – avkoppling (A)
• Kretskort – ledningarnas impedans och anpassning (4)
• Övergång mellan kretskort och bakplan (5)
• Signalöverföring i bakplan (6)
• Övergång mellan bakplan och kabel (7)
• Stiftdisposition i anslutningsdon (8)
• Kabeltyp och förläggning (9)
• Filtrering (F)
• Signalöverföringskretsar (S)
• Skyddsledaranslutning (PE)
• Anslutning till struktur (att ”jorda” eller inte ”jorda”?)
• Spänningsdistribution (D)
• Spänningsomvandlare (O)
• Elkvalitet (Lågspänningsnät, 230 VAC)
• Skärmning (SK)

Val av IC-kretsar

Som kretskortskonstruktör har man ingen möjlighet att påverka IC-kretsarnas interna utförande, däremot skall man i möjligaste mån välja kretsar med välkända bra EMC-egenskaper. Följande egenskaper skall man ta i beaktande vid kretsval:

• Dynamiska parametrar: Ström, spänning och omslagstider.
• Emissionsprofil: En långsammare krets med en ”svagare” utgång oftast gynnsammare avseende emission.
• Kapselutförande.
• Tålighetsegenskaper.

Allmänna riktlinjer

Omslagstider

Välj så långsamma kretsar som möjligt (kretsar med snabba omslagstider kan emittera mer och högre upp i frekvensspektret). Vissa fabrikat av ASIC-kretsar (t. ex. XILINX) har kretskortskonstruktören själv möjlighet att välja eller ställa omslagstiderna på dess utgångar.

 

Drivförmåga

Välj kretsar med begränsad (men tillräcklig) drivförmåga. Effektkretsar med stor drivförmåga har i allmänhet korta omslagstider, vilka kan öka RF-emissionen.

 

Kristallmönster

Ekvivalenta kretsar med samma beteckning, men olika tillverkare, kan ha helt olika EMC-egenskaper, på grund av olika interna ledningsmönster på chipsnivå.

OBS inköpare! Byte av fabrikat kan ge oväntade effekter på EMC-egenskaperna. Det är hart när omöjligt att läsa sig till från datablad. Min rekommendation är att testa innan bytet är godkänt!

 

Bendisposition

Gamla IC-kretsar har ofta sina spänningsmatningsben (Vcc, Vdd) utspridda på kapseln, längst bort från varandra. Detta kan orsaka att mönsterkortslayoutens matningsslinga blir öppnare och arean på matningsslingan större, med sämre EMC-egenskaper som följd. Modernare kretsar har oftare sina spänningsmatningsben placerade intill varandra, vilket främjar möjligheterna till god layout.

Komplexare kretsar har ofta flera nollvoltsanslutningsben, som kan bidra till att minska s k ”ground bounce” och bidra till bättre EMC-egenskaper.

 

Övrigt

Inbyggd kapacitans: Vissa mikroprocessorer och andra komplexa kretsar innehåller idag integrerade avkopplingskondensatorer, vilka minskar den utstrålade energin.

 

Klocksignal drivers: Klockkretsen på ett mikroprocessorkort är vanligen extra kritisk för korrekt systemfunktion. Följande parametrar är viktiga vid val av klockdriver:

• Låg effektförbrukning, detta emedan denna krets arbetar vid den högsta frekvensen i hela systemet.
• Utgångens drivförmåga måste vara tillräcklig för att driva lasten eller transmissionsledningen med tillräckligt snabba flanker, men inte så snabbt att de genererar över- och underslängar.

 

Miklos Steiner