信号线与电源线混合布线的结果【EMC学习】

【现象描述】

某直流放大器产品，在进行电源端口的电压为1 kV的EFT/B测试时，放大器出现饱和现象而失效。

【原因分析】

该直流放大器安装在一块PCB板上，为了安装方便，整块 PCB板通过一条电缆与其他电路模块连接起来，如下图所示。这样，放大器的输入/输出信号线、电源线、地线被捆在一起，布置在一根电缆中。

EFT/ B测试时，由于EFT / B信号的高频成分较多，干扰能量会通过导线之间的互感和线间寄生电容耦合到放大器的输入端。尽管这个放大器是直流放大器，但设计者并没有限制放大器的带宽，结果放大器对耦合到输入端的高频信号进行了放大。由于放大器的输入线与输出线之间也有较大的互感和寄生电容，因此放大后的输出信号又被耦合到输入信号线上，结果形成正反馈，导致放大器饱和。

【处理措施】

解决这个问题可以有两个方案。首先可以将导线分开，减小导线之间的互感和寄生电 容，特别是将电源线与放大器的输入、输出线分开，并将放大器的输入、输出线也分开，这样可以避免试验脉冲的能量耦合进入放大器的输入端。

另一个办法是压缩放大器的频带，使放大器对耦合进输入端的高频信号没有响应。因为，既然是直流放大器，就应该使放大器仅对直流附近的信号有放大作用，对高频信号没有放大作用。

但是考虑到产品实际现状，将导线分开会影响使用的方便性，只能通过一条电缆将放大器接入系统。如果更换一个带宽较窄的放大器，虽然可以解决这个问题，但是更换器件，可能会导致产品研发的周期变长。因此为了解决这个问题，应在放大器的外围安装滤波器件，压缩放大器的带宽，使放大器对耦合进输入端的高频信号没有响应。频率较低的信号耦合效率较低，不会造成放大器饱和的问题。采取措施后的电路如下图所示。在放大器的输入端安装一个低通放大器，这样相当于压缩了放大器的带宽。

【思考与启示】

(1)在进行放大器电路设计时，在保证功能的前提下，尽量压缩电路的带宽，不要使用超过需要的带宽。

(2)在进行产品布线设计时 ，要考虑不同信号线之间的耦合与串扰问题。

注：以上用例来自《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》