三种非屏蔽线缆设计搞定EMC

1前言

EMC设计的过程中，设计师不能总是求助于屏蔽线缆来解决电磁兼容问题。在成本和正确端接屏蔽层要求的受欢迎自由度上，非屏蔽类型的线缆具有非常大的优势。在线缆传送信号的地方，如果电路本身不敏感或者在发射不高的情况下，以及线缆共模电流的干扰也不大或者可以通过其他手段（如滤波）在接口上加以控制的情况下，以下三种非屏蔽线缆设计还是相当令人满意的。

2双绞线缆

双绞线缆是减小磁性与容性耦合干扰拾取特别有效且简单的一种方法。将线缆绞合趋向于确保电容的均匀一致分布。线缆到地的电容和到外部源的电容都是平衡的，这意味着共模容性耦合也是平衡的；若是其他电路也是平衡的，就会具有很高的共模抑制能力。

在减小低频磁性拾取问题上，线缆绞合是最有用的，因为它几乎可以将磁性环路的面积减小到零。每一次绞合都使感应场的方向相反，所以若假设存在均匀的外部场，那么两个连续的绞合会抵消线缆与场之间的交感。现在，在每一根线的末端，有效的拾取环路被减小到很小的面积。随着单位长度上绞合次数的增大，屏蔽效能可得到改善和提高。

3扁平电缆

在产品中，并行数据传输普遍使用扁平线缆，它允许到连接器有大量的终端，因此也是最经济的。扁平线缆在机壳内的路径必须加以谨慎考虑，因为未屏蔽的线缆允许磁场或电场耦合到其结构上。

扁平线缆中地的排列方式很是考究。传输高频数据的扁平线缆的性能对地回路的结构非常敏感。在整个线缆中只使用一根地导线，这是成本最低的一种结构[见图（a）]。这样做，将使在线缆另一侧的信号形成一个非常大的感性环路，以及电路之间的串扰和共地阻抗耦合。它是设计中最不期望使用的一种方案，但是若因为其他的原因而不得不应用，设计师必须设法使导线数量最少，而且至少在线缆中间放置一根地导线，同时将干扰最大的或最敏感的信号靠近地线放置。最好的结构莫过于每一根信号导线都有它单独的地回路[见图（b）]；这样，差不多就能具有和地平面正确端接的线缆[见图（d、e）]一样好的性能，而且这也很容易实现。串扰和共阻抗耦合问题从根本上得到了解决。它的缺点是使扁平线缆和连接器尺寸、成本大大上升。还有一种可以接受的方案就是图（c）中的方案----每两根信号导线分配一个回路线。与图（b）中的方案相比，将线缆的利用率提高了50%，还保证了小的感性环路面积。对于引脚受限的应用，需要分析单个的信号，以确定哪里是最佳放置地回流引脚的位置。若能将双绞线结构引入扁平线缆，还可以进一步提高图（b）方案的屏蔽性能。

4地平面柔性连接器

还有一种特殊的方法，能够在产品内部电路板之间携带高频信号，与地平面扁平线缆相比，它也能提供相当好的性能，同时也更便宜和易于使用，它就是地平面柔性连接器组件，如下图所示。

双面柔性连接器的一面分配给了地平面，而另一侧则用来传送信号走线。在它的每一端，表面安装连接器上可选的引脚将通过过孔连接到地平面。这种非常靠近信号走线的低阻抗地回路保证了在电路两端形成最小的地噪声。

这种结构提供了一种简单、廉价和有效的大量终端连接系统。柔性连接器组件可以设计成任何的物理配置，一些供应商也会按照标准部件做简单的设计。这种结构化的方法和安装非常像标准的印制电路板，除了衬底比较薄而且柔软，而电路板则是坚固的纤维玻璃。这种方法非常适合于宽带数据总线，例如TFT显示、离板存储器和通信端口以及任何传送高频时钟或总线的连接。 

综上所述，好的非屏蔽线缆设计也能最优的解决电磁兼容问题。