一文解析PCB的EMC抗干擾設計

電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器（敏感信號或設備）。EMC就圍繞這些問題進行研究。PCB設計最基本的干擾抑制技術是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來切斷干擾的傳輸途徑。

一、電磁兼容性（EMC）

電磁兼容性（EMC）是指設備或系統在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

EMC（ElectromagneticCompatibility），在國際電工委員會標準IEC對電磁兼容的定義為：系統或設備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時不會對其他系統和設備造成干擾。

EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分：

① EMI：指機器本身在執(zhí)行應有功能的過程中所產生不利于其它系統的電磁噪聲；

② EMS：指機器在執(zhí)行應有功能的過程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。

電磁兼容（electromagneticcompatibility）各種電氣或電子設備在電磁環(huán)境復雜的共同空間中，以規(guī)定的安全系數滿足設計要求的正常工作能力。也稱電磁兼容性。它的含義包括：

①電子系統或設備之間在電磁環(huán)境中的相互兼顧；

②電子系統或設備在自然界電磁環(huán)境中能按照設計要求正常工作。若再擴展到電磁場對生態(tài)環(huán)境的影響，則又可把電磁兼容學科內容稱作環(huán)境電磁學。

電磁兼容的研究是隨著電子技術逐步向高頻、高速、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度（小型化、大規(guī)模集成化），大功率、小信號運用、復雜化等方面的需要而逐步發(fā)展的。特別是在人造地球衛(wèi)星、導彈、計算機、通信設備和潛艇中大量采用現代電子技術后，使電磁兼容問題更加突出 。

二、PCB的抗干擾設計

抗干擾問題是現代PCB設計中一個很重要的環(huán)節(jié)，它直接反映了整個系統的性能和工作的可靠性。對PCB工程師來說，抗干擾設計是大家必須要掌握的重點和難點。在實際研究中發(fā)現，PCB板的設計主要有四方面的干擾存在：電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾（EMI）。

1、電源噪聲

高頻電路中，電源所帶有的噪聲對高頻信號影響尤為明顯。因此，首先要求電源是低噪聲的。在這里，干凈的地和干凈的電源同樣重要。

2、傳輸線

在PCB中只可能出現兩種傳輸線：帶狀線和微波線。

傳輸線最大的問題就是反射，反射會引發(fā)出很多問題，例如負載信號將是原信號與回波信號的疊加，增加信號分析的難度；反射會引起回波損耗（回損），其對信號產生的影響與加性噪聲干擾產生的影響同樣嚴重。

3、耦合

干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道對電控系統發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導線、空間、公共線等作用在電控系統上。分析下來主要有以下幾種：直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應耦合、輻射耦合等。

4、電磁干擾（EMI）

電磁干擾EMI有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合（干擾）到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網絡。在高速PCB及系統設計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發(fā)射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。各種形式的電磁干擾是影響電子設備兼容性的主要原因。因此，了解電磁干擾的產生原因是抑制電磁干擾，提高電子產品電磁兼容性的重要前提。

電磁干擾的產生可以分為：

1、內部干擾內部電子元件之間的相互干擾

（1）工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產生漏電造成的干擾。

（2）信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的影響。

（3）設備或系統內部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾。

（4）大功率和高電壓部件產生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成的干擾。

2、外部干擾——電子設備或系統以外的因素對線路、設備或系統的影響。

（1）外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統。

（2）外部大功率的設備在空間產生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統。

（3）空間電磁對電子線路或系統產生的干擾。

（4）工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾。

總結：

1，電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器（敏感信號或設備）。EMC就圍繞這些問題進行研究。

2，PCB設計最基本的干擾抑制技術是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來切斷干擾的傳輸途徑。
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