电磁干扰概述

　　电磁干扰的来源有自然和人为两种。自然的干扰包括来自整个宇宙的电磁干扰，以及诸如大气干扰、雷电和静电、放电之类的各种自然现象。而人为的干扰包括各种电气、电子仪器和机电设备在工作时所造成的电磁干扰。

　　对于自然源产生的电磁干扰是无法解决的，本书中只讨论人为制造的电磁干扰。电磁能量从一个设备（称为发射机）到另一个设备（称为接收机）的无意或不希望的耦合，称为电磁干扰（EMI）。发射机与接收机之间电磁干扰耦合的各种途径如图所示。

　　图 电磁干扰机制和传播路径

　　图所示的路径说明如下：

　　· 从源发射机直接辐射到接收机；

　　· 从源发射机直接辐射，然后被与接收机连接的电源电缆或信号／控制电缆拾取，电 磁干扰经传导过程到达接收机；

　　· 电磁干扰由源发射机的电源电缆、信号电缆或控制电缆辐射；

　　· 电磁干扰从源发射机通过公用电缆线或通过公用信号／控制电缆直接传导到接收机。

　　电磁干扰由与源发射机相连的各种电源、信号、控制电缆携带时，它会耦合进入与接收机相连接的电源、信号、控制电缆中，尤其是当把这些电缆绑扎成捆时，即使是没有公用的电源、信号、控制电缆存在的情况，这种干扰也将通过传导到达接收机。

　　PCB板级和系统级的设计师认为：能够接触到的EMI来源就是PCB。众所周知，数字集成电路从逻辑高到逻辑低或者从逻辑低到逻辑高之间的转换过程中，输出产生的方波信号频率并不是导致EMI的频率成分。该方波中包含频率范围很宽的正弦谐波分量，这些正弦谐波分量构成设计师所关心的EMI频率成分。EMI频率也称为EMI发射带宽，它是信号上升时间而不是信号频率的函数。

　　计算EMI发射带宽的公式为

　　F＝0.35/Tr

　　其中，F是频率，单位是GHz；马是信号上升时间或下降时问，单位为ns。

　　假设电路的开关频率为50 MHz，而采用的集成电路芯片的上升时间是1 ns，则该电路的EMI发射频率将达到350 MHz，远大于该电路的开关频率。如果集成电路芯片的上升时间为500 PS，那么该电路的EMI发射频率将高达700 MHz。

　　众所周知，电路中的电压值和电流值在某一时刻都是相互对应的，当IC芯片的输出在逻辑高与低间进行转换时，这些信号电压和信号电流就会产生电场和磁场，电磁场的频率就是发射带宽。电磁场的强度及对外辐射的百分比，不仅是信号上升时间的函数，同时，系统设计对信号源到负载点之间信号通道上电容和电感的控制的好坏，也会影响电磁场的强度及对外辐射的百分比。显然，在PCB设计层面，可以做大量的工作来改善EMI。在考虑EMI控制时，设计工程师首先应该考虑IC芯片的选择。集成电路的某些特征如封装类型、偏置电压和芯片的工艺技术（如CMOS、EOL、TTL）等都对电磁干扰有很大的影响。在后面将会专门讨论IC芯片的EMI控制问题。