EMC電磁兼容考點

　　騷擾源特性：1.電磁騷擾產(chǎn)生的機(jī)理2、頻域與時域的特性，更關(guān)心頻域特性3、表征其特性的主要參數(shù)4.抑制其發(fā)射強度的方法等。

　　騷擾源分類：1.自然干擾源2.人為干擾源：系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)外3.電磁騷擾產(chǎn)生的根本原因是網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的突變。如：導(dǎo)體中有電壓或電流的變化。4.電磁騷擾的主要傳播途徑：傳導(dǎo)耦合、電容耦合、電感耦合和輻射耦合。

　　測試（量）分類：1.傳導(dǎo)發(fā)射測試.2.傳導(dǎo)抗擾度測試.3.輻射發(fā)射測試4.輻射抗擾度測試.5.傳導(dǎo)型沿線電磁環(huán)境監(jiān)測6.輻射型空間電磁環(huán)境監(jiān)測8.特殊的電磁兼容問題-頻譜管理。

　　無線電頻譜具有空間、時間、頻率三維特性。無線電頻譜劃分范圍9KHz到275GHz共劃分287項

　　電磁兼容設(shè)計的目的：1.電子設(shè)備達(dá)到預(yù)期的功能.2.系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備之間相互不干擾.3.對外界電磁環(huán)境不構(gòu)成污染.4.滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　電磁兼容設(shè)計的方法：

　　1.測試修改法：對需設(shè)計部分邊測試邊修改

　　2.系統(tǒng)設(shè)計法： 電磁兼容系統(tǒng)設(shè)計的基本方法是指標(biāo)分配和功能分塊設(shè)計，也就是首先要根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)（國際、國家、企業(yè)、特殊標(biāo)準(zhǔn)等等）把整體電磁兼容指標(biāo)逐級分配到各功能塊上，細(xì)化成系統(tǒng)級的、設(shè)備級的、電路級的和元件級的指標(biāo)。

　　優(yōu)點：成功率高，節(jié)省開發(fā)時間，使設(shè)計達(dá)到最優(yōu)化缺點：對設(shè)計人員電磁兼容水平的要求高，有時需要專門的電磁兼容技術(shù)支持，增加設(shè)計成本。

　　3.分層與綜合設(shè)計法： 可根據(jù)防護(hù)措施在實現(xiàn)電磁兼容時的重要性，分層依次進(jìn)行設(shè)計。例如，第一層為有源器件的選擇和印制板設(shè)計，第二層為接地設(shè)計，第三層為屏蔽設(shè)計，第四層為濾波設(shè)計，然后進(jìn)行綜合設(shè)計。

　　10.電磁兼容設(shè)計的效費比與方法：效費比就是“效用/費用“的比例。效費比高就是“少花錢多辦事“。

　　10.接地的目的及分類：接地的目的一是防電擊，二是去除干擾。

　　可將接地分為兩大類：1.安全接地（Safety Grounds）--保護(hù)性接地（1.1 設(shè)備安全接地、1.2 接零保護(hù)接地、1.3 防雷接地）2.信號接地（Signal Grounds）-功能性接地（2.1 單點接地、2.2 多點接地、2.3 混合接地、2.4 懸浮接地。）

　　安全接地的作用： 1.采用低阻抗的導(dǎo)體將設(shè)備外殼連接到大地上，使操作人員不至于因為外殼漏電而發(fā)生觸電危險。2.將建筑物或設(shè)備接大地，防止雷擊的危險。設(shè)備安全接地是指接大地，也就是將電氣設(shè)備的外殼以低阻抗導(dǎo)體連接大地，以避免當(dāng)高電壓直接接觸設(shè)備機(jī)殼，或者避免由于設(shè)備內(nèi)部絕緣損壞造成漏電打火使機(jī)殼帶電，人員意外接觸遭受電擊。

　　11.防雷接地：將建筑物等設(shè)施和用電設(shè)備的外殼與大地相連，將雷電電流引入大地。從而保護(hù)設(shè)施、設(shè)備和人身安全。使之避免雷擊，同時消除雷擊電流竄入信號接地系統(tǒng)，避免影響用電設(shè)備的正常工作。通常有兩種防雷接地：1. 一種是為保護(hù)建筑物或天線不受雷擊而專設(shè)的避雷針防雷接地裝置，這是由建筑部門設(shè)計安裝的；2. 另一種是為了防止雷擊過電壓對通信設(shè)備或電源設(shè)備的破壞需安裝避雷器而埋設(shè)的防雷接地裝置。如高壓避雷器的下接線端匯接后接到接地裝置。

　　12.信號接地（單點、多點）：單點接地：串聯(lián)單點接地、并聯(lián)單點接地、復(fù)合式單點接地。

　　串聯(lián)單點接：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，將多個電路地線串聯(lián)接到一起，可以節(jié)省很多的導(dǎo)線。

　　缺點：接地電壓互相影響，對抑制干擾不利，同時因地線過長，不適用于高頻的系統(tǒng)。

　　適用范圍：常用于低頻設(shè)備機(jī)柜中的接地。因為低頻所以可防止傳輸線效應(yīng)的產(chǎn)生，設(shè)備機(jī)柜中由于空間等限制要求接地線少而且結(jié)構(gòu)簡單、清楚。

　　并聯(lián)單點接地：優(yōu)點：各電路的地電壓僅與本電路地電流及地阻抗有關(guān)，不受其他電路的干擾。

　　缺點：1.各電路都與地點直接相連，需要多個導(dǎo)線，這樣的結(jié)構(gòu)費料，比較笨重。2.地線間靠的太近，容易發(fā)生電場相互耦合，隨著頻率的升高會更加嚴(yán)重。3.因為地線較長，不適用于高頻情況。適用范圍：低頻系統(tǒng)的多個機(jī)柜間的連接方式。

　　12.共模扼流圈工作原理：在連接電纜上使用共模扼流圈相當(dāng)于增加了地環(huán)路阻抗，使電環(huán)路電流減小，但要控制其寄生電容，否則會影響對高頻干擾的抑制效果。

　　13.電磁屏蔽原理。

　　14.電源層、地層、信號層的相對位置（給例子分析——分析說明）單板層的排布一般原則：a. 元件面下面（第二層）為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面； b. 所有信號層盡可能與地平面相鄰；c. 盡量避免兩信號層直接相鄰；d. 主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰；e. 兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱。

　　15.浴盆曲線（Bathtub curve ）

　　16.電子元器件失效分析（原因）1.早期失效期特征——多發(fā)生在元器件制造和計算機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)或電子設(shè)備剛安裝運行的幾個月內(nèi)，一般為幾百小時。

　　失效原因：1.設(shè)計不當(dāng);2.元器件本身的缺陷;3.安裝工藝不可靠;4.環(huán)境條件惡化克服的辦法：元器件篩選、嚴(yán)控質(zhì)量和安裝工藝、老化后再使用。

　　2.穩(wěn)定工作期（正常壽命期、正常使用期），特征——元器件突然性失效較少，而暫時性故障較多。故障率可降低到一個較低的水平，且基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以近似故障率為常數(shù)。持續(xù)時間較長。

　　失效原因：應(yīng)力引起。3.衰老期（耗損期）特征——失效率大大增加，可靠性急劇下降，接近報廢。

　　失效原因：元器件的物理變化、老化和機(jī)械磨損、疲勞磨損等?？朔k法：應(yīng)用系統(tǒng)到了這個時期，應(yīng)大修，更換一批失效的元器件。常采用定期維修、更換等手段進(jìn)行預(yù)防降低系統(tǒng)故障率。

　　17.元器件失效分類：突然失效、退化失效、局部失效、全局失效。18.元器件的失效直接受溫度、濕度、電壓、機(jī)械、電磁場等因素的影響。

　　17.共模/差模干擾的產(chǎn)生電網(wǎng)中電感性開關(guān)的通斷，會產(chǎn)生差模的脈沖干擾，空間的電磁波（通信、雷達(dá)、雷電等）在電纜上感應(yīng)出共模干擾兩臺設(shè)備之間的地線電位導(dǎo)致共模電流

　　18．三端電容器的原理與正確使用方法（第四章）使用三端電容器或片狀濾波器時，要注意中間的接地線越短越好，兩側(cè)的引線雖然沒有特殊的要求，但是要避免平行部分過長，否則高頻濾波效果會打很大折扣。

　　接地點要求：1 干凈地。2 與機(jī)箱或其它較大的金屬件射頻搭接。23.論述EMC與信號質(zhì)量的關(guān)系：EMC與信號質(zhì)量的相同點：EMC與信號質(zhì)量可以說是關(guān)系密切，在產(chǎn)品內(nèi)部考慮EMC，也就是產(chǎn)品的正常功能能否實現(xiàn)，此時EMC的分析方法與信號質(zhì)量控制沒什么兩樣：它也是通過控制關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)（信號）的質(zhì)量，比如減少反射、竄擾、振鈴，控制信號的輻射強度或降低對外界干擾的敏感程度；達(dá)到各信號、單板相互之間正常工作。

　　EMC與信號質(zhì)量的不同點：1.EMC是從場的角度，而信號質(zhì)量是從信號波形考慮：變化的電場產(chǎn)生磁場，而變化的磁場也能產(chǎn)生電場，電磁場的產(chǎn)生除了需要源以外，還需要傳播介質(zhì)：進(jìn)行電磁兼容的設(shè)計主要就是從控制源頭和傳播介質(zhì)而言的：而信號質(zhì)量則是從硬件原理設(shè)計（包括部分ASIC設(shè)計）出發(fā)，對信號從產(chǎn)生到終止，對其整個回路進(jìn)行關(guān)注；

　　2.EMC是從頻域的角度考慮，而信號質(zhì)量是從時域的角度出發(fā)；3.在波形沿的考慮上，EMC工程師希望減緩沿，di/dt越小，輻射越小。但隨著信號頻率的升高。列如在近IGHZ的情況下，在信號周期有限的空間里，扣除EMC的因素，硬件工程師則希望沿更陡一些。

　　24．EMC設(shè)計目的（與方法）：目的：1. 自身功能實現(xiàn)：設(shè)備內(nèi)部電路互不干擾，達(dá)到預(yù)期的功能；2. 對外干擾低：設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾強度低于特定的極限值；3. 對內(nèi)抗擾能力強：設(shè)備對外界的干擾具有一定的抵抗能力；25.EMC（電磁干擾三）磁干擾源；2.電磁干擾敏感裝置；3.電磁干擾耦合途徑；

　　26.PCB的EMC設(shè)計通常采取的措施有：1、減少干擾源的強度；2、切斷耦合途徑；3、提高設(shè)備抗干擾能力。28.當(dāng)跨開槽走線不可避免時，應(yīng)該進(jìn)行橋接29.跨分割走線會帶來很嚴(yán)重的問題（危害）：1.增大電流環(huán)路面積，加大環(huán)路電感，使輸出的波形容易振蕩；2.增加向空間的輻射干擾，同時易受空間磁場的影響；3.加大與板上其他電路產(chǎn)生磁場耦合的可能性；4.環(huán)路電感上的高頻壓降構(gòu)成共模輻射源，并通過外接電纜產(chǎn)生共模輻射。

　　27.電磁屏蔽種類（按工作原理分）：電場屏蔽、磁場屏蔽、電磁場屏蔽。低頻（100kHz以下）磁場的屏蔽常用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片、坡莫合金等），其原理是利用鐵磁材料的高磁導(dǎo)率對干擾磁場進(jìn)行分路。

　　低頻磁場屏蔽原理：利用高磁導(dǎo)率的鐵磁材料（例如鐵、硅鋼片）對騷擾磁場進(jìn)行分路，把磁力線集中在其內(nèi)部通過，限制在空氣中大量發(fā)散。高頻磁場的屏蔽：其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場來達(dá)到屏蔽的目的，也就是說，利用了渦流反磁場對于原騷擾磁場的排斥作用，來抑制或抵消屏蔽體外的磁場。

　　28.騷擾源到騷擾接收機(jī)的耦合途徑：輻射和傳導(dǎo)。

　　電磁兼容（（EMC）： 設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

　　常用襯墊：金屬絲網(wǎng)襯墊、導(dǎo)電布襯墊、導(dǎo)電橡膠襯墊、指形簧片。屏蔽目的：限制內(nèi)部能量泄漏出內(nèi)部區(qū)域（主動屏蔽），防止外來的干擾能量進(jìn)入某一區(qū)域（被動屏蔽）差模干擾電流：干擾電流在信號線與信號地線之間（或電源線的火線和零線之間）流動信號線與機(jī)殼地或大地之間（濾除共模干擾電流）

　　使用三端電容器或片狀濾波器時，要注意中間的接地線越短越好，兩側(cè)的引線雖然沒有特殊的要求，但是要避免平行部分過長，否則高頻濾波效果會打很大。接地點要求：1 干凈地2 與機(jī)箱或其它較大的金屬件射頻搭接。板上濾波：必須安裝在金屬板上，并在一周接地；最好焊接，螺紋安裝時要使用帶齒墊片；

　　焊接時間不能過長，容易損壞器件；采用螺紋緊固時，要注意保證良好電器連接，一定要使用帶齒墊片，以便刺透金屬表層氧化物，保證良好的射頻搭接。1.研究三：空間、時間、頻譜

　　27.電源、地、信號層設(shè)計方法：（給例子——分析說明）

　　5.電磁兼容領(lǐng)域中傳播特性研究的特點：源的非理想化（源的頻域、時域特性的復(fù)雜性以及源的幾何參數(shù)的復(fù)雜性）以及寬的頻率范圍。例如，從10kHz至1GHz，包括了17個倍頻程，但對于有用信號， 從波長上看，10kHz的波長為30km，而1GHz的波長僅0.3m，對于同一距離（例如10m或100m），對1GHz為遠(yuǎn)場區(qū)，而對于10kHz則為近場區(qū)。

　　電磁兼容領(lǐng)域中的傳播特性的研究經(jīng)常需要同時考慮遠(yuǎn)場與近場，而且傳導(dǎo)與輻射并存。從而使傳播問題的研究更加復(fù)雜化。

　　7.電磁兼容分析建模技術(shù)研究1.電磁兼容分析問題一般都非常復(fù)雜，其基本出發(fā)點都是麥克斯韋方程，一般不可能得到其解析解.2.描述和分析電磁波與它們和物體的相互作用的Maxwell物理方程式構(gòu)成了真正理解EMI問題和尋求解決方案的基礎(chǔ).3.必須針對具體的問題采用合理的數(shù)值計算方法，常用的數(shù)學(xué)知識包括泛復(fù)變函數(shù)、有限元方法、邊界元方法、矩量法、差分法及時域有限差分法、數(shù)值積分、數(shù)學(xué)物理方程等.4.建立騷擾源、耦合特性、設(shè)備受擾特性等模型。

　　29. 電磁輻射的危害：①干擾廣播、電視、通信信號的接收；②干擾電子儀器、設(shè)備的正常工作，可能造成信息失誤、控制失靈等事故； ③可能引燃一些易燃易爆物質(zhì)，引起爆炸和火災(zāi)；④較強的電磁輻射對人體的健康有很大的影響。

　　相鄰層的關(guān)鍵信號不跨分割區(qū)；地的層數(shù)除滿足電源平面的要求外，還要考慮：

　　元件面下面（第2層或者倒數(shù)第2層）有相對完整的地平面；高頻、高速、時鐘等關(guān)鍵信號有一相鄰地平面；關(guān)鍵電源有一對應(yīng)地面相鄰（如48V與BGND相鄰）。

　　19.電磁兼容研究內(nèi)容

　　電磁兼容是研究在有限的空間、時間和頻譜資源等條件下，各種用電設(shè)備（廣義的還包括生物體）可以共存，并不致引起降級的一門科學(xué)。

　　效費比就是“效用/費用“的比例。效費比高就是“少花錢多辦事“。

　　單板層的排布一般原則：

　　a. 元件面下面（第二層）為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面；

　　b. 所有信號層盡可能與地平面相鄰；

　　c. 盡量避免兩信號層直接相鄰；

　　d. 主電源盡可能與其對應(yīng)地相鄰；

　　e. 兼顧層壓結(jié)構(gòu)對稱。

　　電源、地平面均能用作參考平面，且有一定的屏蔽作用；但相對而言，電源平面具有較高的特性阻抗，與參考電平存在較大的電位勢差；從屏蔽的角度，地平面一般均作了接地處理，并作為基準(zhǔn)電平參考點，其屏蔽效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于電源平面；

　　在選擇參考平面時，應(yīng)優(yōu)選地平面。

　　此方案為現(xiàn)行四層PCB的主選層設(shè)置方案，在元件面下有一地平面，關(guān)鍵信號優(yōu)選布TOP層；至于層厚設(shè)置，有以下建議：

　　? 滿足阻抗控制；

　　? 芯板（GND到POWER）不宜過厚，以降低電源、地平面的分布阻抗；保證電源平面的去耦效果；

　　21.傳輸線反射的結(jié)果對模擬信號（正弦波）是形成駐波，對數(shù)字信號則表現(xiàn)為上升沿、下降沿的振鈴和過沖。這種過沖一方面形成強烈的電磁干擾，另一方面對后級輸入電路的保護(hù)二極管造成損傷甚至失效。

　　22.影響傳輸線間串?dāng)_的因數(shù)有：耦合長度L、源端、負(fù)載端的輸入、輸出阻抗，介電常數(shù)、傳輸線的寬度W、厚度T，與參考平面的高度H（換個角度：分布電容Csv、寄生電容Cti、耦合電感L）

　　30.分地的作用：分地可以防止不相容電路的回流信號的疊加，防止共地線阻抗耦合。分地并不是將各種地完全隔離。

　　31微帶線與帶狀線的比較：1.微帶線的傳輸延時比帶狀線低（38.1（ps/inch））；2.在給定特征阻抗的情況下，微帶線的有電容比帶狀線?。?.微帶線位于表層，直接對外輻射；帶狀線位于內(nèi)層，有參考平面屏蔽；4.。微帶線可視，便于調(diào)試；帶狀線不可視，調(diào)試不便；

　　。

　　差模電壓（differential mode voltage）： 一組規(guī)定的帶電導(dǎo)體任意兩根之間的電壓。

　　o 共模電壓（common mode voltage）： 每個導(dǎo)體與規(guī)定參考點（通常是機(jī)殼或地）之間的電壓

　　o 抗擾度（immunity）：裝置、設(shè)備或系統(tǒng)面臨電磁騷擾不降低運行性能的能力。

　　o （電磁）敏感性（electromagnetic） susceptibility （EMS）：在存在電磁騷擾的情況下，裝置、設(shè)備或系統(tǒng)不能避免性能降低的能力。敏感性越高，抗擾度越低。

　　o 騷擾限值（允許值） limit of disturbance：對應(yīng)于規(guī)定測量方法的最大電磁騷擾允許電平。

　　o 干擾限值（允許值）（limit of interference）：電磁騷擾使裝置、設(shè)備或系統(tǒng)最大允許的性能降低。

　　o 干擾限值是性能降低的指標(biāo)，而不是電磁現(xiàn)象的指標(biāo)。

　　o

　　o （電磁）兼容裕量（electromagnetic） compatibility margin： 裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾度電平與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值。