從電磁感應(yīng)認(rèn)識(shí)開(kāi)始電磁兼容設(shè)計(jì)

一個(gè)好的電子產(chǎn)品，除了產(chǎn)品自身的功能以外，電路設(shè)計(jì)（ECD）和電磁兼容設(shè)計(jì)（EMCD）的技術(shù)水平，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和技術(shù)性能指標(biāo)起到非常關(guān)鍵的作用。很多人從事電子線路設(shè)計(jì)的時(shí)候，都是從認(rèn)識(shí)電子元器件開(kāi)始，但從事電磁兼容設(shè)計(jì)的時(shí)候卻無(wú)從下手。實(shí)際上從事電磁兼容設(shè)計(jì)是從電磁場(chǎng)理論開(kāi)始，即從電磁感應(yīng)認(rèn)識(shí)開(kāi)始…

試想一下，多個(gè)電子設(shè)備在同一空間工作時(shí)，在其周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，在場(chǎng)或者人為的作用下，各種干擾會(huì)通過(guò)傳導(dǎo)、輻射等途徑對(duì)設(shè)備進(jìn)行干擾，使得系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象——罪魁禍?zhǔn)资请姶鸥蓴_。

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(shí)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(dǎo)干擾和輻射干擾，而傳導(dǎo)干擾又細(xì)分為共模干擾差模干擾。引起干擾的原因種類(lèi)復(fù)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(jì)效率。

降低輻射干擾的三大對(duì)策

1、一個(gè)是屏蔽，另一個(gè)是減小各個(gè)電流回路的面積（磁場(chǎng)干擾），和帶電導(dǎo)體的面積及長(zhǎng)度（電場(chǎng)干擾）。

2、當(dāng)載流體的長(zhǎng)度正好等于干擾信號(hào)四分之一波長(zhǎng)的整數(shù)倍的時(shí)候，干擾信號(hào)會(huì)在電路中產(chǎn)生諧振，這時(shí)輻射干擾最強(qiáng)，這種情況應(yīng)盡量避免。

3、磁場(chǎng)輻射干擾主要是流過(guò)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(guò)高頻電流回路的面積和接收回路的面積。常見(jiàn)EMI抑制方式

目前對(duì)于EMI的常見(jiàn)抑制方式包括屏蔽法（Shielding）、擴(kuò)展頻譜法（Spread Spectrum）、使用濾波器（Filter）等，以及透過(guò)整合接地、布線、搭接等層面來(lái)防治。

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

擴(kuò)展頻譜法則是用來(lái)將時(shí)鐘（Clock）的信號(hào)展頻，使其峰值（Peak）信號(hào)波形振幅減低來(lái)降低信號(hào)的峰值位準(zhǔn)，目前有些BIOS已提供內(nèi)建的擴(kuò)頻功能，可讓用戶(hù)自行設(shè)定。余曉锜指出，使用擴(kuò)頻法需要在信號(hào)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(guò)3％通常就會(huì)讓信號(hào)過(guò)于失真而不可行。

濾波器或?yàn)V波回路的使用因?yàn)槌杀镜土襍MD（表面黏著）制程的加工需求，所以最為一般設(shè)計(jì)工程師采用。濾波器的使用機(jī)會(huì)和模式根據(jù)不同防治需求來(lái)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(lái)抑制某特定頻率的噪聲信號(hào)；CMF則用來(lái)抑制USB、1394、LVDS等差模線路的噪聲幅射問(wèn)題。

不過(guò)，對(duì)于EMI的抑制有諸多解決方式，必須因時(shí)因地制宜選擇，只要有效就是好的防制方法，并沒(méi)有哪一種特定方式特別勝出。

幅射傳導(dǎo)EMI棘手問(wèn)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(dǎo)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(kuò)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(shí)體線盡量做成絞線以抑制噪聲幅射，同時(shí)在扁平電纜的I/O端加上DeCap。

7. 在差模信號(hào)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(lèi)。共模幅射包括共地阻抗之共模干擾和電磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)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(shí)行地的切割來(lái)必免共地干擾問(wèn)題；后者則為高電磁能量所形成的電磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備間之配線所造成的干擾，可藉由遮蔽隔離的因應(yīng)方法來(lái)處理場(chǎng)對(duì)線的干擾問(wèn)題。

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