從電磁感應認識開始電磁兼容設(shè)計

一個好的電子產(chǎn)品，除了產(chǎn)品自身的功能以外，電路設(shè)計（ECD）和電磁兼容設(shè)計（EMCD）的技術(shù)水平，對產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)性能指標起到非常關(guān)鍵的作用。很多人從事電子線路設(shè)計的時候，都是從認識電子元器件開始，但從事電磁兼容設(shè)計的時候卻無從下手。實際上從事電磁兼容設(shè)計是從電磁場理論開始，即從電磁感應認識開始…

試想一下，多個電子設(shè)備在同一空間工作時，在其周圍會產(chǎn)生一定強度的電磁場，在場或者人為的作用下，各種干擾會通過傳導、輻射等途徑對設(shè)備進行干擾，使得系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)死機現(xiàn)象——罪魁禍首是電磁干擾。

電磁干擾普遍存在于電子產(chǎn)品，不僅是設(shè)備之間的相互影響，同時也存在于元件與元件之間，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間，其主要的兩種途徑為傳導干擾和輻射干擾，而傳導干擾又細分為共模干擾差模干擾。引起干擾的原因種類復雜，其核心為靜電放電干擾。如何確保系統(tǒng)的穩(wěn)定工作而不受外界影響？下面是“三步走”法則，為徹底解決靜電放電干擾提供必要的寶典，以提高設(shè)計效率。

降低輻射干擾的三大對策

1、一個是屏蔽，另一個是減小各個電流回路的面積（磁場干擾），和帶電導體的面積及長度（電場干擾）。

2、當載流體的長度正好等于干擾信號四分之一波長的整數(shù)倍的時候，干擾信號會在電路中產(chǎn)生諧振，這時輻射干擾最強，這種情況應盡量避免。

3、磁場輻射干擾主要是流過高頻電流回路產(chǎn)生的磁通竄到接收回路中產(chǎn)生的，因此，要盡量減小流過高頻電流回路的面積和接收回路的面積。常見EMI抑制方式

目前對于EMI的常見抑制方式包括屏蔽法（Shielding）、擴展頻譜法（Spread Spectrum）、使用濾波器（Filter）等，以及透過整合接地、布線、搭接等層面來防治。

電磁屏蔽法大部份是用來屏蔽300MHz以上的電磁噪聲，此外，運用遮蔽復合材料也是常見的手法，例如手機就常見以真空電鍍方式，在塑料殼內(nèi)部布滿一層如鎳之類的屏蔽材質(zhì)，藉此隔絕電磁波發(fā)散。

擴展頻譜法則是用來將時鐘（Clock）的信號展頻，使其峰值（Peak）信號波形振幅減低來降低信號的峰值位準，目前有些BIOS已提供內(nèi)建的擴頻功能，可讓用戶自行設(shè)定。余曉锜指出，使用擴頻法需要在信號失真度和EMI減弱程度之間取得平衡，一般是取1％～1.5％，若超過3％通常就會讓信號過于失真而不可行。

濾波器或濾波回路的使用因為成本低廉且SMD（表面黏著）制程的加工需求，所以最為一般設(shè)計工程師采用。濾波器的使用機會和模式根據(jù)不同防治需求來決定，例如大電流的Bead可用在電源電路的路徑（Power Trace）上；一般的Bead可用來抑制某特定頻率的噪聲信號；CMF則用來抑制USB、1394、LVDS等差模線路的噪聲幅射問題。

不過，對于EMI的抑制有諸多解決方式，必須因時因地制宜選擇，只要有效就是好的防制方法，并沒有哪一種特定方式特別勝出。

幅射傳導EMI棘手問題，解決方式歸納出下列幾種：

1. 在干擾源加LC濾波回路。

2. 在I/O端加上DeCap by pass to Ground, 把噪聲導入大地。

3. 用遮蔽隔離（Shielding）的方式把電磁波包覆在遮蔽罩內(nèi)。4. 盡量將PCB的地面積擴張。

5. 產(chǎn)品內(nèi)部盡量少使用扁平電纜或?qū)嶓w線。

6. 產(chǎn)品內(nèi)部的實體線盡量做成絞線以抑制噪聲幅射，同時在扁平電纜的I/O端加上DeCap。

7. 在差模信號線的始端或末端加上共模濾波器（Common Mode Filter）。

8. 遵循一定的模擬和數(shù)字布線原則。

此外，EMI的形成又可分為共模幅射和差模幅射兩類。共模幅射包括共地阻抗之共模干擾和電磁場對導線的共模干擾，前者是因噪聲產(chǎn)生源與受害電路間共享同一接地電阻所產(chǎn)生的共模干擾，解決方法可藉由實行地的切割來必免共地干擾問題；后者則為高電磁能量所形成的電磁場對設(shè)備間之配線所造成的干擾，可藉由遮蔽隔離的因應方法來處理場對線的干擾問題。

至于差模幅射，常見的是導線對導線的差模干擾，干擾途徑為某一導線內(nèi)的干擾噪聲感染到其他導線而饋入受害電路，屬于近場干擾的一種，可藉由加寬線與線之間的距離來處理此類干擾問題。