35條電磁兼容基礎(chǔ)知識（1-17條）

1、PCB設(shè)計中，如何避免串?dāng)_？
答：變化的信號（例如階躍信號）沿傳輸線由A到B傳播，傳輸線C-D上會產(chǎn)生耦合信號，變化的信號一旦結(jié)束也就是信號恢復(fù)到穩(wěn)定的直流電平時，耦合信號也就不存在了，因此串?dāng)_僅發(fā)生在信號跳變的過程當(dāng)中，并且信號沿的變化（轉(zhuǎn)換率）越快，產(chǎn)生的串?dāng)_也就越大。
空間中耦合的電磁場可以提取為無數(shù)耦合電容和耦合電感的集合，其中由耦合電容產(chǎn)生的串?dāng)_信號在受害網(wǎng)絡(luò)上可以分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_Sc，這個兩個信號極性相同；由耦合電感產(chǎn)生的串?dāng)_信號也分成前向串?dāng)_和反向串?dāng)_SL，這兩個信號極性相反。
耦合電感電容產(chǎn)生的前向串?dāng)_和反向串?dāng)_同時存在，并且大小幾乎相等，這樣，在受害網(wǎng)絡(luò)上的前向串?dāng)_信號由于極性相反，相互抵消，反向串?dāng)_極性相同，疊加增強(qiáng)。串?dāng)_分析的模式通常包括默認(rèn)模式，三態(tài)模式和*壞情況模式分析。
默認(rèn)模式類似我們實(shí)際對串?dāng)_測試的方式，即侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器保持初始狀態(tài)（高電平或低電平），然后計算串?dāng)_值。這種方式對于單向信號的串?dāng)_分析比較有效。三態(tài)模式是指侵害網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器由翻轉(zhuǎn)信號驅(qū)動，受害的網(wǎng)絡(luò)的三態(tài)終端置為高阻狀態(tài)，來檢測串?dāng)_大小。
這種方式對雙向或復(fù)雜拓樸網(wǎng)絡(luò)比較有效。*壞情況分析是指將受害網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動器保持初始狀態(tài)，仿真器計算所有默認(rèn)侵害網(wǎng)絡(luò)對每一個受害網(wǎng)絡(luò)的串?dāng)_的總和。這種方式一般只對個別關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，因為要計算的組合太多，仿真速度比較慢。

2、在EMC測試中發(fā)現(xiàn)時鐘信號的諧波超標(biāo)十分嚴(yán)重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設(shè)計中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢？
答：EMC的三要素為輻射源，傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導(dǎo)。所以要抑制諧波，首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導(dǎo)方式傳播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。

3、在PCB設(shè)計中，通常將地線又分為保護(hù)地和信號地；電源地又分為數(shù)字地和模擬地，為什么要對地線進(jìn)行劃分？
答：劃分地的目的主要是出于EMC的考慮，擔(dān)心數(shù)字部分電源和地上的噪聲會對其它信號，特別是模擬信號通過傳導(dǎo)途徑有干擾。
至于信號的和保護(hù)地的劃分，是因為EMC中ESD靜放電的考慮，類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分，*終的大地只有一個。只是噪聲瀉放途徑不同而已。

4、PCB設(shè)計中，在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？
答：是否加屏蔽地線要根據(jù)板上的串?dāng)_/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。

5、近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_與信號的頻率和信號的上升時間是否有關(guān)系？是否會隨著它們變化而變化？如果有關(guān)系，能否有公式說明它們之間的關(guān)系？
答：應(yīng)該說侵害網(wǎng)絡(luò)對受害網(wǎng)絡(luò)造成的串?dāng)_與信號變化沿有關(guān)，變化越快，引起的串?dāng)_越大，（V=L*di/dt）。
串?dāng)_對受害網(wǎng)絡(luò)上數(shù)字信號的判決影響則與信號頻率有關(guān)，頻率越快，影響越大。

6、在設(shè)計PCB板時，有如下兩個疊層方案：疊層1 》信號 》地 》信號 》電源＋1.5V 》信號 》電源＋2.5V 》信號 》電源＋1.25V 》電源＋1.2V 》信號 》電源＋3.3V 》信號 》電源＋1.8V 》信號 》地 》信號 疊層2 》信號 》地 》信號 》電源＋1.5V 》信號 》地 》信號 》電源＋1.25V +1.8V 》電源＋2.5V +1.2V 》信號 》地 》信號 》電源＋3.3V 》信號 》地 》信號
哪一種疊層順序比較優(yōu)選？對于疊層2，中間的兩個分割電源層是否會對相鄰的信號層產(chǎn)生影響？這兩個信號層已經(jīng)有地平面給信號作為回流路徑。
答：應(yīng)該說兩種層疊各有好處。**種保證了平面層的完整，**種增加了地層數(shù)目，有效降低了電源平面的阻抗，對抑制系統(tǒng)EMI有好處。
理論上講，電源平面和地平面對于交流信號是等效的。但實(shí)際上，地平面具有比電源平面更好的交流阻抗，信號優(yōu)選地平面作為回流平面。
但是由于層疊厚度因素的影響，例如信號和電源層間介質(zhì)厚度小于與地之間的介質(zhì)厚度，**種層疊中跨分割的信號同樣在電源分隔處存在信號回流不完整的問題。

7、在使用protel 99se軟件設(shè)計PCB時，處理器的是8?C51，晶振12MHZ 系統(tǒng)中還有一個40KHZ的超聲波信號和800hz的音頻信號，此時如何設(shè)計PCB才能提供高抗干擾能力?對于89C51等單片機(jī)而言，多大的信號的時候能夠影響89C51的正常工??除了拉大兩者之間的距離之外，還有沒有其它的技巧來提高系統(tǒng)抗干擾的能力?
答：PCB設(shè)計提供高抗干擾能力，當(dāng)然需要盡量降低干擾源信號的信號變化沿速率，具體多高頻率的信號，要看干擾信號是那種電平，PCB布線多長。
除了拉開間距外，通過匹配或拓?fù)浣鉀Q干擾信號的反射，過沖等問題，也可以有效降低信號干擾。

8、請問在PCB 布線中電源的分布和布線是否也需要象接地一樣注意。若不注意會帶來什么樣的問題？會增加干擾么？
答：電源若作為平面層處理，其方式應(yīng)該類似于地層的處理，當(dāng)然，為了降低電源的共模輻射，建議內(nèi)縮20倍的電源層距地層的高度。
如果布線，建議走樹狀結(jié)構(gòu)，注意避免電源環(huán)路問題。電源閉環(huán)會引起較大的共模輻射。

9、我做了個TFT LCD的顯示屏，別人在做EMC測試時，干擾信號通過空間傳導(dǎo)過來，導(dǎo)致屏幕顯示的圖象會晃動，幅度挺大的。誰能指點(diǎn)下，要怎么處理！是在幾股信號線上加干擾脈沖群，具體是叫什么名字我也不太清楚，干擾信號通過信號線輻射出來的。
答：如果是單獨(dú)的LCD，EMC測試中的脈沖群試驗幾乎是過不去的，特別是用耦合鉗的時候，會夠你受的了。如果是儀器中用到了LCD，就不難解決了，例如信號線的退耦處理，導(dǎo)電膏適當(dāng)減小LCD入口的阻抗，屏表面加屏蔽導(dǎo)電絲網(wǎng)等。

10、前段時間EMC測試，GSM固定無線電話在100MHz-300MHz之間有輻射雜散現(xiàn)象。之后，公司寄給我兩部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機(jī)，實(shí)驗室不準(zhǔn)換整部話機(jī)，我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要修改測試的話機(jī)上。測試結(jié)果顯示以前的雜散現(xiàn)象沒有了，但是主頻出現(xiàn)了問題，話機(jī)工作的主頻是902MHz，但在905-910MHz之間又出現(xiàn)了幾個頻率，基本情況就是這樣。修改過程中，我只換了外殼，電路板和其他硬件都沒有做任何修改 。
答：話機(jī)種類可以理解為：無線手機(jī)、無繩電話等等。需要明確一下：話機(jī)的類型、主機(jī)工作頻率范圍以及機(jī)殼靜電噴涂材料的類型：如鐵磁類或非鐵磁類導(dǎo)電材料以及導(dǎo)電率等 。
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11、使用Protel Dxp實(shí)心敷銅時選pour over all same net objects有什么副作用？會不會引起干擾信號在整塊板上亂竄，從而影響性能？我做的是一塊低頻的數(shù)據(jù)采集卡，這個問題可能不需要擔(dān)心，但還是想搞清楚。
答① ：對于模、數(shù)混合的PCB板，模、數(shù)、地建議分開，*后再同點(diǎn)接地，如用“瓷珠”或0歐電阻連接。高速的數(shù)據(jù)線*好有兩根地線平行走，可以減少干擾。
答②：pour over all same net objects對信號的性能沒有什么影響，只是對一些焊盤的焊接有影響，散熱比較快。這樣做對EMI應(yīng)該是有好處的。增加焊盤與銅的接觸面積。
答③：實(shí)心敷銅時選pour over all same net objects不會有副作用。應(yīng)該選擇為鋪花焊盤而不是實(shí)心焊盤，因為實(shí)心焊盤散熱快，可能導(dǎo)致回流焊時發(fā)生立碑的情況。

12、請問什么是磁珠，有什么用途？磁珠連接、電感連接或者0歐姆電阻連接又是什么 ？
答：磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。
磁珠是用來吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDR SDRAM，RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過錯50MHZ。
磁珠的功能主要是消除存在于傳輸線結(jié)構(gòu)（電路）中的RF噪聲，RF能量是疊加在直流傳輸電平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信號，而射頻RF能量卻是無用的電磁干 擾沿著線路傳輸和輻射（EMI）。
要消除這些不需要的信號能量，使用片式磁珠扮演高頻電阻的角色（衰減器），該器件允許直流信號通過，而濾除交流信號。通常高頻信號為30MHz以上，然而，低頻信號也會受到片式磁珠的影響。
要正確的選擇磁珠，必須注意以下幾點(diǎn)：
1、不需要的信號的頻率范圍為多少;
2、噪聲源是誰;
3、需要多大的噪聲衰減;
4、環(huán)境條件是什么（溫度，直流電壓，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）;
5、電路和負(fù)載阻抗是多少;
6、是否有空間在PCB板上放置磁珠。
前三條通過觀察廠家提供的阻抗頻率曲線就可以判斷。在阻抗曲線中三條曲線都非常重要，即電阻，感抗和總阻抗?？傋杩雇ㄟ^ZR22πfL()2+:=fL來描述。
通過這一曲線，選擇在希望衰減噪聲的頻率范圍內(nèi)具有*大阻抗而在低頻和直流下信號衰減盡量小的磁珠型號。
片式磁珠在過大的直流電壓下，阻抗特性會受到影響，另外，如果工作溫升過高，或者外部磁場過大，磁珠的阻抗都會受到不利的影響。
使用片式磁珠和片式電感的原因：是使用片式磁珠還是片式電感主要還在于應(yīng)用。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁珠是*佳的選擇。

13、剛才是做硬件設(shè)計的工作。請教各位怎么樣確定消除導(dǎo)線間串?dāng)_得電容容值。
答：在PCB布線時應(yīng)該注意不要有太長的平行走線，尤其是高速或高擺幅信號。如果無法避免，其間保持足夠的距離或者添加地線隔離。受體積限制和抗干擾要求高的部位可用金屬屏蔽合隔離。

14、在實(shí)際做產(chǎn)品的時候發(fā)現(xiàn)了一個很頭疼的問題。將開發(fā)的樣機(jī)放在某個干擾很厲害的車上的時候，為了解決續(xù)流的問題，講一個小電瓶并接在汽車的電源上（加了一個二極管防止小電瓶的電壓被拉跨。）但是發(fā)現(xiàn)一旦與汽車的打鐵地線一連接，終端就會被   干擾。有好的建議嗎？
答：這是很明顯的EMC問題，車上電火花干擾，導(dǎo)致你的終端設(shè)備被   干擾，這個干擾可能是輻射，也可能是傳導(dǎo)到你的終端。
這個問題很多種原因：
1、接地問題，你的終端主板上地線的走線問題，布銅的情況；
2、外殼的屏蔽問題，做好是金屬外殼，將不是金屬部分外殼用錫箔封上，可以一試；
3、線路板的布局，電源部分和CPU部分盡量分開，電源部分走線要盡量粗，盡量短，布線規(guī)則很重要；
4、線路板的層數(shù)比較重要，一般汽車上電子產(chǎn)品主板*好是至少4層板，兩層板抗干擾可能較差；
5、加磁環(huán)，你可以考慮在做試驗時在電源線上套上磁環(huán)。
15、問在電路中，為什么在 SCL、SDA、AS都串聯(lián)一個電阻，電阻的大小在電路中都會有什么影響？
答：上拉是增加?q干擾能力的，一般取值Vcc/1mA~10K；串聯(lián)是阻尼用的，一般取33ohm~ 470ohm， 即當(dāng)信號線上的脈沖頻率較高時將會從線的一端反射到另一端，這將可能影響數(shù)據(jù)及有EMI，加串一個電阻在線中間將可有效控制這種反射。

16、品在做CE/FCC測試時，如果在200MHz時輻射偏高，超過可接受的范圍，應(yīng)該怎么消除，磁珠應(yīng)該怎么選擇，另外晶振倍頻部分的輻射應(yīng)該如何去消除。
答：你談到的問題實(shí)在是太簡單，沒有辦法給與你一個非常準(zhǔn)確的答復(fù)，不過根據(jù)我個人的經(jīng)驗，給點(diǎn)思考的方法。
如果你能肯定是倍頻，則主要對產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行進(jìn)行處理，這應(yīng)該是有目標(biāo)的，在處理是可以直接試一試，將產(chǎn)生倍頻的器件進(jìn)行一個簡單的屏蔽（只需要用可樂罐做個屏蔽罩，關(guān)鍵是要注意接地）。
在進(jìn)行測試看看輻射值是否降低，如果降低則明確輻射的來源，在專門對其進(jìn)行屏蔽處理。如果沒有變化，則應(yīng)重點(diǎn)考慮一下，露在外面的傳輸線，如果傳輸線能接地一定要接地，*好能采用屏蔽線試一試，看看有沒有變化，以確認(rèn)是否與傳輸線有關(guān)。
*后就是箱體本身的屏蔽問題，這個問題比較復(fù)雜，而且成本較高，是在沒有辦法的情況才考慮解決的方式。這幾種方式都嘗試后，輻射值應(yīng)該會降低的。

17、*近在寫一個2KW的吸塵器軟件，功能是實(shí)現(xiàn)了，但過不了EMC。請指點(diǎn)下，軟件上面采用哪種算法，可以過EMC! 功能簡述如下：
①軟起動和軟調(diào)速功能。(所謂軟起動也就是電機(jī)慢慢的加速，速度不會突變)
②可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
③是用可控硅控制電機(jī)的?？刂品绞绞菍φ也〝夭?。
在硬件方面，電路很簡單，硬件處理EMC就只一個0.1uF的安規(guī)電容。
答：和硬件方面溝通，可能要多下功夫，單純軟件很難解決。