EMC設計中的橋接介紹及作用

在過去的幾十年的硬件設計里，這個詞對國人來說非常陌生，特別是我們50HZ、60HZ系統。

何謂橋接?維基百科中的解釋是關于通訊網絡協議的。橋接是指連接兩個不同系統之間的橋梁，英文簡稱“bridged”，這個系統大到宇宙空間，小到微觀空間個體。在電子領域更可以直接指不同的工作系統，不同的單個器件。簡化模型如圖1。

橋接的目的是什么?是為了兩個系統之間產生物理或者電氣連接，為了傳輸特定的媒介。在電子領域中就特指電荷，實戰上是指有用信號，無用信號、各電源的傳輸?；诖?，我們把橋接按實際實用分為三類：信號的橋接、電源的橋接、地的橋接。

1. 信號的橋接信號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。此應用可以參考信號完整性部分的設計。如圖2所示

2.電源的橋接傳統的硬件設計上不會采用，主要是我們EMC設計上有這個高頻回流的設計應用。EMC設計中，為了提供最低阻抗回流路徑和最小環路面積，會采用映像參考平面的設計，如圖3所示，EMC的PCB設計中會讓大部分的信號主動參考這個平面形成回流，這里不僅是指有用信號本身，還有無形的無用信號，對有用和無用信號采用雙向控制設計。注意，對于高頻回流設計，有用信號會最終通過數字地回流，但對無用信號，他只會尋找最低阻抗路徑，所以一個完整的電源平面就會成為它的回流路徑之一。

對于穿越兩個不同直流電源平面的信號，為了保證他的回流，我們需要采用橋接設計，來實現高頻回流。圖4為示例。

有用信號因功能需要，必須通過數字地回流，實現功能上的接收采集，而對于無用信號，則不關心他是否有效識別和采集。

拋開有用信號，EMC更關心無用信號的回流，因為他不可控，處于黑暗之中，基于此，我們需要設計一條回路給他，即如圖6。

在信號正對參考平面投影附近放置一個橋接器件，基于EMC的設計考慮，電源平面橋接只能采用電容來實現。電容值的大小選擇是根據信號的基頻決定的，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頻率的基頻，原理就是讓大于信號頻率的信號從此橋接電容通過，其他的不允許通過。此位置可以保證最小的環路面積，實戰運用中，可能會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模擬地與數字地之間的橋接傳統的硬件中都會要求模擬地與數字地之間需要嚴格分割開來，做到絕對的隔離，原理上講，是擔心數字地的背景噪聲串擾到模擬地，引起模擬量的失真，從而無法采集模擬信號，另一方面高頻信號串擾到模擬區，也會引起信號的失真?；谏鲜龅囊恍┛紤]，實際設計中大部分人都遵循這個原則。如果能嚴格避免EMC的相互串擾，那么對于模擬地是不需要過多的關心，只需要保證模擬區域絕對的獨立，獨立的電源系統，獨立的信號處理，單一的模數信號進入數字區。如圖7所示。

數字區與模擬區通過單一的信號來連接，這一拓撲結構在EMC實戰中，非常有利于我們在兩側區域做對策，注意這時候的模擬地與數字地之間的橋接都是基于原理上的應用，比如PAI型濾波電路在兩側的運用。這時候的地橋接器件就主推磁珠，高頻曲線好，在保證有用信號的同時，能對無用信號有很大的插入損耗，在保證電流的前提下，選擇大阻抗值，比如1200Z。

3.2數字地與電源N(或者電源0點位)之間的橋接現代隔離式開關電源已經應用廣泛，通過隔離變壓器實現電源前后級的隔離，在高頻干擾通過之后，這種隔離線圈易飽和，即部分通過線圈間的分布電容直接流到次級，形成了通路，從而旁路了隔離效果。為了降低流干擾對后級電路的影響，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計的數字地與N之間的橋接，通常采用電容橋接。在實戰中，這一電容主要服務于EMC,但因為他的位置特殊，有一定的絕緣要求，所以在選型時采用高壓電容，即Y電容/安規電容。