出色模擬工程師必備系列(一):電磁干擾(EMI)

以上我們介紹了電磁干擾的一些分類，下面我們介紹如何來抑制電磁干擾

電磁干擾的定義，是指由外部噪聲和無用電磁波在接收中所造成的騷擾。一個(gè)系統(tǒng)或系統(tǒng)內(nèi)某一線路受電磁干擾程度可以表示為如下關(guān)系式：

N=G×C/I

G：噪聲源強(qiáng)度;

C：噪聲通過某種途徑傳到受干擾處的耦合因素;

I：受干擾電路的敏感程度。

G、C、I這三者構(gòu)成電磁干擾三要素。電磁干擾抑制技術(shù)就是圍繞這三要素所采取的各種措施，歸納起來就是三條：一、抑制電磁干擾源;二、切斷電磁干擾耦合途徑;三、降低電磁敏感裝置的敏感性。下面就這三方面分別作出介紹。

一、抑制干擾源

要想掏干擾源，首先必須確定何處是干擾源，在越靠近干擾源的地方采取措施，抑制效果越好。一般來說，電流電壓劇變即di/dt或du/dt大的地方就是干擾源;具體來說繼電器開合、電容充電、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、集成電路開關(guān)工作等都可能成為干擾源。另外，市電電源也并非理想的50Hz正弦波，而是充滿各種頻率噪聲，是個(gè)不可忽視的干擾源。抑制方法可以采用低噪聲電路、瞬態(tài)抑制電路、旋轉(zhuǎn)裝置抑制電路、穩(wěn)壓電路等;器件的選擇則盡可能采用低噪聲、高頻特性好、穩(wěn)定性高的電子元件。要注意，抑制電路中不適當(dāng)?shù)钠骷x擇可能會(huì)產(chǎn)生新的干擾源。

二、切斷電磁干擾耦合途徑

電磁干擾耦合途徑主要為傳導(dǎo)和輻射兩種。噪聲經(jīng)導(dǎo)線直接耦合到電路中最常見的。抑制傳導(dǎo)干擾的主要措施是串接濾波器。濾波器分為低通(LPF)、高通(HPE)、帶通(BPF)、帶阻(BEF)四種，根據(jù)信號(hào)與噪聲頻率的差別選擇不同類型的濾波器。如果噪聲頻率遠(yuǎn)高于信號(hào)頻率，常采用LC低通濾波器，這種濾波器結(jié)構(gòu)簡單，濾除噪聲效果也較好。但是對(duì)于軍用或TEMPEST技術(shù)以及要求較高的民用產(chǎn)品，則必須采用穿心式濾波器。

穿心式濾波器(Feed-thruFilters)也稱為穿越式濾波器，電路結(jié)構(gòu)有C型、T型和LC型，其特點(diǎn)在于高頻特性優(yōu)良，可工作在1GHz以上。這是其“同軸”性質(zhì)決定的，由于它無寄生電感，提高了自諧頻率。穿心式濾波器體積小、重量輕，允許電流大大，可廣泛用于各種不同場(chǎng)合。

對(duì)于通過供電電源線傳導(dǎo)的噪聲可以用電源濾波器來濾除。只符合VDE0871標(biāo)準(zhǔn)的電源濾波器在30K-30MHZ范圍內(nèi)插入損耗為20-100dB。電源濾波器不僅可以接在電網(wǎng)輸入處，也可接在噪聲源電路的輸出處，以抑制噪聲輸出，而且交直流兩用。電源濾波器端口分高阻和低阻兩端，應(yīng)根據(jù)輸入及負(fù)載阻抗不同來選擇正確的接法。連接的原則是依照阻抗最失配，即高阻輸入端接濾濾器阻端，低阻負(fù)載端接濾波器高阻端;反之亦然。

對(duì)傳輸線路及印刷電路板的布線設(shè)計(jì)，應(yīng)注意進(jìn)線與出線、信號(hào)線與電源線盡量分開。對(duì)于重點(diǎn)線路可采用損耗線濾波器、三端子電容、磁環(huán)等器件進(jìn)行干擾抑制。對(duì)于接口端，國外有帶濾波的D型、圓形、方形連接器產(chǎn)品，這類連接器是在普通連接器上加裝電容或電感，構(gòu)成濾波電路，其特點(diǎn)是不占用。PCB空間，不增加體積，這對(duì)于現(xiàn)代元件高密度設(shè)計(jì)極為重要。最近，國內(nèi)也有廠家生產(chǎn)，質(zhì)量不低于國外水平，可以替代進(jìn)口。

對(duì)于輻射干擾，主要措施是采用屏蔽技術(shù)和分層技術(shù)。屏蔽技術(shù)是一門科學(xué)，選擇適當(dāng)?shù)钠帘尾牧希谶m當(dāng)?shù)奈恢闷帘?，?duì)屏蔽效果至關(guān)重要。尤其是屏蔽室的設(shè)計(jì)?？晒┻x擇的屏蔽材料種類繁多，有各種金屬板、指形鈹銅合金簧片、銅絲網(wǎng)、編織銅帶、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電膠、導(dǎo)電玻璃等等。應(yīng)根據(jù)需要選擇。屏蔽室的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮門窗、通風(fēng)口、進(jìn)出線口的屏蔽與搭接。除靜電屏蔽外，還需考慮磁屏蔽以及接地和接大地技術(shù)。

三、降低電磁敏感裝置的敏感度

電磁敏感裝置的敏感是一柄雙刃劍;一方面人們希望接收裝置靈敏度高，以提高對(duì)信號(hào)的接收能力;另一方面，靈敏高受噪聲影響的可能性也就越大。因此，根據(jù)具體情況采用降額設(shè)計(jì)、避設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)鈍化、功能鈍化等方法是解決問題的辦法。

綜上所述，對(duì)于電磁干擾的抑制方法很多，可以選擇一種或多種綜合運(yùn)用。但不論選擇什么方法都應(yīng)從設(shè)計(jì)之初就著手系統(tǒng)電磁兼容性的考慮，而不是亡羊補(bǔ)牢。