我最近參加了IEEE電磁兼容性(EMC)學會的一個本地會議,這并不是我所居住的地方,但我極力向你推薦,在這里你可以了解更多的EMC的基本知識,還可以獲取大量的免費建議.
聽完Bill Ritenour關于汽油泵的靜電屏蔽的演講之后,我們開始關注另一個問題,即:為具有純數(shù)字背景的人員講授EMC概念的優(yōu)勢何在?討論得出結果后又經過反復思考,現(xiàn)在我終于能夠指出眾多數(shù)字工程師難以處理EMC問題的基本原因.與模擬世界的一些觀點相反,這并不是因為他們沒有說話能力,也不是因為他們在學校里沒有刻苦學習,實際上與工程師個人沒有任何關系.而現(xiàn)在許多有關EMC的難題的根本潛在原因是態(tài)度問題,即:數(shù)字工程師不相信EMC.這種令人遺憾的情況是由多種因素造成的,我們的教育機構、儀器(集成電路、仿真工具等)的制造商以及工程管理方面的低劣性能都有無法推卸的責任.
我們的機構、廠商和管理者無意地宣傳了五種誤解,致使許多數(shù)字工程師新手無法正確理解EMC,甚至不相信它的存在,對于剛從學校出來的數(shù)字工程師新手來說,最多只是一個神話.
你對五種誤解了解得越多,就越能理解許多數(shù)字工程師的觀點,從而幫助你解決不可避免的EMC難題.

Ⅰ數(shù)字工程師不相信電流是循環(huán)流動的

從數(shù)字簡圖上可以看出,邏輯網上的數(shù)字信號是在門之間傳遞的,這些信號是以電子流的形式實現(xiàn)傳遞的,而電子流也總是循環(huán)流動的,但是在簡圖中并沒有示意返回信號流的路徑.
許多數(shù)字工程師都相信返回的路徑是不相干的.如果邏輯驅動器充當電壓源,而輸入充當電壓接收器,他們則推論出擔心電流的原因.示波器和邏輯分析器廠商主要推銷電壓狀態(tài)的探針,增加了對EMC的誤解.若電流感應良好的探針具有接近活性的極微小的探尖,則可以在單個的BGA球上看見電流的流動,這變成了“現(xiàn)實”,而不僅僅是單純的理論概念.
比如說,你準備與某個數(shù)字工程師共同研究普通狀態(tài)的電纜輻射問題,首先你需要確信這個工程師是否真正理解電流是循環(huán)流動的這一事實.

Ⅱ數(shù)字工程師不相信H場

我將這類誤解歸因于教育系統(tǒng),他們將重點放在電子域效應上,而不是磁性上.這是電子管時代的產物,其主要特征是電路阻抗非常高.例如,電子管的板極電路可能有100,000 歐姆的阻抗,大大高于自由空間的阻抗(377歐姆),因此板極電路周圍的大多數(shù)近場能量將處于電子場狀態(tài),多數(shù)的交叉耦合與寄生耦合問題都將產生電子場或電容性效應.
現(xiàn)在的高速數(shù)字系統(tǒng)電路是低阻抗的,接近50歐姆,大大低于377歐姆的自由空間阻抗,而數(shù)字電路周圍的大多數(shù)近場能量則處于磁場狀態(tài),并非電子場狀態(tài),因此高速數(shù)字系統(tǒng)中的交叉干擾、接地逆跳和干擾問題涉及電流、磁場和電感的循環(huán).
在EMC世界中,數(shù)字電路板周圍的近場能量大多數(shù)是磁性的,這是普通的常識,但數(shù)字工程師卻不了解.

Ⅲ數(shù)字工程師不相信門是差動放大器

典型的產品數(shù)據單中是采用絕對伏特單位對輸入電壓的靈敏度進行評定的,但是就門僅僅對應于輸入引腳電壓和指定的參考引腳電壓之間的區(qū)別而言,沒有作出明確的說明,另外,也不明確哪一個是指定的參考引腳.(對于TTL來說,指陰極電源干線;對ECL來說,指陽極線.)
這種概念的不明確使許多工程師認為門可以感知“絕對零”伏特,就好象具有魔力的電線從芯片中引出,連接到地球的中心,從而找出“真正的”接地參考電壓.因而,他們無法理解系統(tǒng)中的兩點接地電壓不相等時所產生的問題.
當然,沒有一個廠商會承認他們生產的芯片容易受到接地移動的影響,因此他們無法談論更多有關這方面的情況也是意料之中的事.此外,這類系統(tǒng)結構允許芯片之間進行接地移動,這很有可能出現(xiàn)故障,而且可能生成大量的EMI,并面臨ESD和其它的免除性問題,這才是嚴重的問題.
大多數(shù)的數(shù)字工程師都沒有花時間去考慮系統(tǒng)中不同的接地電壓的存在,以及對性能產生的效應,或者實現(xiàn)接地移動的機制.

Ⅳ數(shù)字工程師不相信電磁波

盡管在工作中會遇到大量的有關電磁場的實例(如微波爆米花和電視),但許多的數(shù)字工程師仍不相信數(shù)字系統(tǒng)中產生過這種效應,其根源在于波動不存在于Spice設備中.一代電路設計者相信基于Spice的軟件仿真世界是真實條件下運作的真實電路的表現(xiàn),但他們不理解這是有限制性的.剛從學校畢業(yè)的數(shù)字設計者認為,Spice不能做E&M場,因此肯定是不存在的.
仿真自然有它的作用,總的來說,如果你知道要模擬什么,那么它就能產生奇跡.但是你若致力于比如EMC的研究,則會過分吹噓仿真的優(yōu)勢,而問題在于我們不一定知道影響最大的是什么效應,仿真也無能為力.Samuel Clemens曾說過:“我們永遠無法預測災難的降臨.”

Ⅴ數(shù)字工程師不相信理解EMC有助于我們自身的事業(yè)發(fā)展

這屬于管理方面的問題,發(fā)生的原因不難看出.
假設Joe是一位出色的產品設計師和數(shù)字界的精英,他剛剛完成有關EMC的論述,并使其最新的產品在初審時就通過了FCC和EC規(guī)定,他是一個天才!
接下來發(fā)生的事如預言所說,Joe的設計生涯結束了,他不會再在公司設計其它的處理器,取而代之,他開始解決Fred的EMC問題,接著是Bob的問題,然后是其它的種種問題.他高效率地排除了這些問題,重復使用他的EMC經驗,而其他人則因淋濕的處理器板又能重新工作而收獲應得的報酬.
在當今的商業(yè)世界,典型的數(shù)字工程師只能從數(shù)字的功能性方面獲得回報,而不是為生產所作的全面準備工作.

結論

我非常想改變這種情況,我們可以依靠我們的EMC專家、信號完整性專家和大學里的所有智慧的研究者來幫助消除以上這五種誤解,從而幫助我們減少在今后的十年中將面對的EMC難題,這樣計算機產業(yè)的未來將大為改觀.
我希望我們的本地EMC學會會議會有更多的數(shù)字界同行加入,你將不虛此行.