中心議題：

• 單片機係統的EMC測試
• 電磁兼容故障排除技術
• 電磁兼容性新器件新材料的應用

所謂EMC就是：設備或係統在其電磁環境中能正常工作，且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC測試包括兩大方麵內容：對其向外界發送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認是否符合有關標準規定的限製值要求
；對dui其qi在zai規gui定ding電dian磁ci騷sao擾rao強qiang度du的de電dian磁ci環huan境jing條tiao件jian下xia進jin行xing敏min感gan度du測ce試shi，以yi便bian確que認ren是shi否fou符fu合he有you關guan標biao準zhun規gui定ding的de抗kang擾rao度du要yao求qiu。對dui於yu從cong事shi單dan片pian機ji應ying用yong係xi統tong設she計ji的de工gong程cheng技ji術shu人ren員yuan來lai說shuo，掌zhang握wo一yi定ding的deEMC測試技術是十分必要的。

1 單片機係統EMC測試

（1）測試環境
為了保證測試結果的準確和可靠性，電磁兼容性測量對測試環境有較高的要求
，測量場地有室外開闊場地
、屏蔽室或電波暗室等。

（2）測試設備
電磁兼容測量設備分為兩類：一類是電磁幹擾測量設備，設備接上適當的傳感器，就可以進行電磁幹擾的測量
；另一類是在電磁敏感度測量，設備模擬不同幹擾源，通過適當的耦合/去耦網絡、傳感器或天線，施加於各類被測設備，用作敏感度或幹擾度測量。

（3）測量方法
電磁兼容性測試依據標準的不同，有許多種測量方法，但歸納起來可分為4類
；傳導發射測試
、輻射發射測試

、傳導敏感度（抗擾度）測試和輻射敏感度（抗擾度）測試。

（4）測試診斷步驟
圖1給出了一個設備或係統的電磁幹擾發射與故障分析步驟。按照這個步驟進行，可以提高測試診斷的效率。

（5）測試準備
①試驗場地條件：EMC測試實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用於輻射發射和輻射敏感測試
，後者用於傳導發射和傳導敏感度測試。
②環境電平要求：傳導和輻射的電磁環境電平最好遠低於標準規定的極限值
，一般使環境電平至少低於極限值6dB。
③試驗桌。
④測量設備和被測設備的隔離。
⑤敏感性判別準則：一般由被測方提供，並實話監視和判別，以測量和觀察的方式確定性能降低的程度。
⑥被測設備的放置：為保證實驗的重複性，對被測設備的放置方式通常有具體的規定。

（6）測試種類
傳導發射測試、輻射發送測試
、傳導抗擾度測試
、輻射抗擾度測試。

（7）常用測量儀
電磁幹擾（EMI）和電磁敏感度（EMS）測試，需要用到許多電子儀器，如頻譜分析儀
、電磁場幹擾測量儀、信號源
、功能放大器

、示波器等。由於EMC測試頻率很寬（20Hz～40GHz）

、幅度很大（μV級至kW級）、模式很多（FM、AM等）、姿態很多（平放
、斜放等）
，因(yin)此(ci)正(zheng)確(que)地(di)使(shi)用(yong)電(dian)子(zi)儀(yi)器(qi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。測(ce)量(liang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)合(he)適(shi)儀(yi)器(qi)是(shi)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)。頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)電(dian)壓(ya)幅(fu)度(du)隨(sui)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)的(de)規(gui)律(lv)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)的(de)儀(yi)器(qi)，它(ta)顯(xian)示(shi)的(de)波(bo)形(xing)稱(cheng)為(wei)頻(pin)譜(pu)。頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)克(ke)服(fu)了(le)示(shi)波(bo)器(qi)在(zai)測(ce)量(liang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)中(zhong)的(de)缺(que)點(dian)，能(neng)夠(gou)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)各(ge)個(ge)頻(pin)率(lv)上(shang)的(de)幹(gan)擾(rao)強(qiang)度(du)，用(yong)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)顯(xian)示(shi)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)各(ge)個(ge)頻(pin)譜(pu)分(fen)量(liang)。
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在zai解jie決jue電dian磁ci幹gan擾rao問wen題ti時shi

，最zui重zhong要yao的de一yi個ge問wen題ti是shi判pan斷duan幹gan擾rao的de來lai源yuan。隻zhi有you準zhun確que將jiang幹gan擾rao源yuan定ding位wei後hou
，才cai能neng夠gou提ti出chu解jie決jue幹gan擾rao的de措cuo施shi。根gen據ju信xin號hao的de頻pin率lv來lai確que定ding幹gan擾rao源yuan泉quan是shi最zui簡jian單dan的de方fang法fa，因yin為wei在zai信xin號hao的de所suo有you特te征zheng中zhong，頻pin率lv特te征zheng是shi最zui穩wen定ding的de
，並bing且qie電dian路lu設she計ji人ren員yuan往wang往wang對dui電dian路lu中zhong各ge個ge部bu位wei的de信xin號hao頻pin率lv都dou十shi分fen清qing楚chu。因yin此ci
，隻zhi要yao知zhi道dao了le幹gan擾rao信xin號hao的de頻pin率lv，就jiu能neng夠gou推tui測ce出chu幹gan擾rao是shi哪na個ge部bu位wei產chan生sheng的de。對dui於yu電dian磁ci幹gan擾rao信xin號hao
，由you於yu其qi幅fu度du往wang往wang遠yuan小xiao於yu正zheng常chang工gong作zuo信xin號hao，用yong頻pin譜pu分fen析xi儀yi做zuo這zhe種zhong測ce量liang是shi十shi分fen簡jian單dan的de。由you於yu頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de中zhong頻pin帶dai寬kuan較jiao窄zhai
，因yin此ci能neng夠gou將jiang與yu幹gan擾rao信xin號hao頻pin率lv不bu同tong的de信xin號hao濾lv除chu掉diao，精jing確que地di測ce量liang出chu幹gan擾rao信xin號hao頻pin率lv
，從cong而er判pan斷duan產chan生sheng幹gan擾rao信xin號hao的de電dian路lu。

2 電磁兼容故障排除技術

（1）傳導型問題的解決
①通過串聯一個高阻抗來減少EMI電流。
②通過並聯一個低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回路導體。
③通過電流隔離裝置切斷EMI電流。
④通過其自身作用來抑製EMI電流。

（2）電磁兼容的容性解決方案
一yi種zhong常chang見jian的de現xian象xiang是shi不bu把ba濾lv波bo電dian容rong的de一yi側ce看kan成cheng直zhi接jie與yu一yi個ge分fen離li的de阻zu抗kang相xiang連lian

，而er看kan成cheng與yu傳chuan輸shu線xian相xiang連lian。典dian型xing的de情qing況kuang是shi，當dang一yi條tiao輸shu入ru輸shu出chu線xian的de長chang度du達da到dao或huo超chao過guo1/4波長時，該傳輸線變“長”。實際可以用下式近似表示這種變化：
l ≥ 55/f

式中：l單元為m，f單位為MHz。這個公式考慮了平均傳播速度
，它是自由空間理論的0.75倍。

a. 電介質材料及容差：電磁幹擾濾波使用的大部分電容是無極性電容
b. 差模（線到線）濾波電容性電容
c. 共模（線到地/機殼）濾波電容

共模（CM）去耦通常使用小電容（10～100nF）。小xiao電dian容rong可ke以yi將jiang不bu期qi望wang的de高gao頻pin電dian流liu在zai其qi進jin入ru敏min感gan電dian路lu之zhi前qian或huo在zai其qi離li噪zao聲sheng電dian路lu較jiao遠yuan時shi就jiu將jiang其qi短duan路lu到dao機ji殼ke上shang去qu。為wei了le得de到dao良liang好hao的de高gao頻pin衰shuai減jian電dian路lu，減jian小xiao或huo消xiao除chu寄ji生sheng電dian感gan是shi關guan鍵jian之zhi所suo在zai。因yin此ci有you必bi要yao使shi用yong超chao短duan導dao線xian，尤you其qi希xi望wang使shi用yong無wu引yin線xian元yuan器qi件jian。

（3）感性、串聯損耗電磁兼容解決方案
就電容而言，Zs和Z1如果不是純電阻的話，在計算頻率時，要使用它們的實際值。電容器串聯在電源或信號電路時，必須滿足：

①流過的工作電流不應該引起電感過熱或過大的有過之而無不及降；
②流過的電流不能引起電感磁飽和，尤其是對高導磁材料是毫無疑問的。

解決方案有以下幾種：

• 磁芯材料；
• 鐵氧體和加載鐵氧體的電纜
  ；
• 電感
  
  、差模和共模；
• 接地扼流圈；
• 組合式電感電容元件。

（4）輻射型問題的解決
zaihenduoqingkuangxia，fushedianciganraowentikenengzaichuandaojieduanchanshengbingbeipaichu
，haiyouxiejiejuefanganshikeyiyizhiganraozhuangzhizaifushechuanshutongdaoshang，jiuxiangchangpingbinayanggongzuo。genjupingbililun
，zhezhongpingbidexiaoguozhuyaoqujueyudianciganraoyuandepinlv、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁幹擾場的特性——電場
、磁場或者平麵波。

①導(dao)體(ti)帶(dai)。使(shi)用(yong)銅(tong)或(huo)鋁(lv)帶(dai)要(yao)吧(ba)簡(jian)單(dan)快(kuai)速(su)地(di)建(jian)立(li)一(yi)種(zhong)直(zhi)接(jie)的(de)屏(ping)蔽(bi)和(he)低(di)阻(zu)連(lian)連(lian)接(jie)或(huo)總(zong)線(xian)。它(ta)們(men)對(dui)於(yu)臨(lin)時(shi)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)和(he)相(xiang)對(dui)永(yong)久(jiu)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)來(lai)說(shuo)是(shi)很(hen)方(fang)便(bian)的(de)。厚(hou)度(du)在(zai)0.035～0.1mm之間，並且背麵帶有導電黏合劑以便安裝。如果使用銅導電帶，其通過電阻約 20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽罩
；發生故障時泄露點定位；作為一個應急的解決方案
，將塑料連接器變成金屬的、屏蔽普通的扁平電纜等。

②網狀屏蔽帶和拉鏈式外套。塗錫的鋼網帶：主zhu要yao用yong來lai安an裝zhuang在zai一yi個ge已yi經jing裝zhuang配pei好hao的de電dian費fei護hu套tao上shang作zuo為wei一yi種zhong易yi安an裝zhuang的de繃beng帶dai型xing的de屏ping蔽bi罩zhao。為wei了le降jiang低di電dian費fei的de磁ci場chang輻fu射she或huo敏min感gan問wen題ti，鋼gang網wang帶dai是shi一yi種zhong有you效xiao的de解jie決jue方fang案an。

拉鏈式屏蔽外套：當有明顯跡象表明電費是主要的引起EMI耦合的原因時使用。

③EMI密封墊。應用場合：當下述條件存在
，並且需要真正的SE時，EMI密封墊是最常用的解決輻射問題、敏感問題、ESD、電磁脈衝和TEMPEST問題的方法。

• 已經把機箱泄漏確認為主要的輻射路徑。
• 齧合麵不夠光滑
  、平整或不夠硬、本身無法提供良好的連接接觸。

④窗口和通風板的EMI屏蔽：適合對孔徑的屏蔽。

平麵波的大概模型是：SE≈104（-20-lgl）-20lgf
式中，SE單位為dB；l為網格或網孔的尺寸
，單位為mm
；f單位為MHz。當然，隨著頻率的下降，網孔的屏蔽效率SE的上限受限於金屬本身。在近區場，對H場的屏蔽，其屏蔽功率SHE不受頻率的影響，可由下式近似得出：
SEH≈10lg（πr/l）
其中，r為源到屏蔽罩之間的距離

，l為網孔尺寸，兩者單位均為mm。
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⑤導電塗料：應用於在係統的塑料外殼建立EMI屏蔽罩、發送現有普通的或惡化的導電表麵的屏蔽效能SE、防止ESD或靜電積累現象
、增大結合麵或密封墊片的接觸麵積。

⑥導電箔：鋁是一種良導體，在10MHz以下沒有吸收損耗
，但它對於電場的任何頻率都有較好的反射損耗。應用場合請參閱有關資料。

⑦導電布：可應用於任何100kHz到GHz級頻率範圍需要達到30～30dB衰減的立體屏蔽場合中。

3 電磁兼容性新器件新材料的應用

3.1 電源線濾波器
電(dian)源(yuan)線(xian)濾(lv)波(bo)器(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)電(dian)源(yuan)線(xian)與(yu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)，用(yong)於(yu)擬(ni)製(zhi)電(dian)能(neng)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)寄(ji)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)，對(dui)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)有(you)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。濾(lv)波(bo)器(qi)允(yun)許(xu)一(yi)些(xie)頻(pin)率(lv)通(tong)過(guo)，而(er)對(dui)其(qi)它(ta)頻(pin)率(lv)的(de)成(cheng)份(fen)加(jia)以(yi)擬(ni)製(zhi)。根(gen)據(ju)幹(gan)擾(rao)源(yuan)的(de)特(te)性(xing)
、頻率範圍、電壓和阻抗等參數及負載特性的要求，適當選擇濾波器。

3.2 信號阻隔變壓器
脈衝型（數字或晶閘管門驅動）huomonigelishibianyaqiyujiaoliudianyuanzhongshiyongdegelibianyaqiyujiaoliudianyuanzhongshiyongdegelibianyaqideyuanlixiangtong，danchuanshupindaiquewanquanbutong，youyongxinhaochuliduibianyaqideyixiexingnengyaoqiu（例如失真、3dB帶寬、損耗
、對稱性

、阻抗、脈衝延時等）非常嚴格。這種變壓器屬於寬帶設備
，最高頻率與最低頻率的比值fMAX/fMINdadaoshushibei。tongguozaifasongduanhuojieshouduanqieduangongmodihuanlu，gelibianyaqizaibugaibianchamoxinhaodetongshinizhigongmozaosheng。youyugongmodianyashijiazaibianyaqiyicice
、二次側的兩邊，這種隔離器必須具有較高的擊穿電壓：典型值為1.5kV
，某些場合則高達10kV。

信號變壓器的主要優點是它的簡單
、耐用、持久和線性，而且價格適中。當頻率增加時，其電磁兼容性能下降。

應用場合：

• 當需要環路隔離時，其頻率範圍從直流到幾十MHz；
• 在低噪聲和低失真條件下傳輸模擬小信號（≤10mV）時，信號線上可能存在幾V至幾kV的共模電壓；
• 在晶閘管應用電路中
  ，將觸發器驅動電路與共模電壓隔離；
• 作為一個現場解決方案，可用來切斷一個地環路和搭建一個平衡連接或非平衡連接傳輸線路。

3.3 電源隔離變壓器、電源穩壓器和不間斷電源

（1）電源隔離變壓器
普通的隔離變壓器可以在低頻範圍切斷主電源線的接地環路。當頻率升高時，電氣隔離由於一次側間寄存電容C1-2的存在而下降。為了減少寄生電容的影響，可以使用落係、螺旋狀
、分立式的一次和二次繞組，這樣可以將寄生電容減小為原為的1/3～/10。

（2）法拉第屏蔽變壓器
在一次和二次線圈之間包著一層鋁箔或銅箔，並使之不與線圈接觸以免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。應用範圍如下：

• 應用於入室電源或電源分配箱上，作為簡單1：1的隔離變壓器，隔離50/60Hz的地環路；
• 在同一係統中的某一部分重新產生對地保持中性的交流電源，與總電源分配點保持電氣隔離；
• 應用於當係統中存在很大的對地漏電電流時，防止過渡頻繁觸發係統中的接地故障檢測器
  
  ；
• 可以與電源線濾波器結合使用
  ，電源線濾波器的衰減特性僅開始於幾十或幾百kHz以上。

3.4 暫態抑製器
變阻器和固態變阻器（transzorbs）是具有非線性V-I特性曲線的元件，可以作為穩壓元件。當電壓通過該器件後就被箝位在等於或大於擊穿電壓VBR的電壓值上。該器件的響應速度快，但在處理的能量值上有一定限製。

3.5 搭接、接地連續性和減少RF阻抗器件
①接地編織層或金屬帶寬而扁的導線比同樣橫截而積的圓導線具有較小的電感。作為優先的選擇參考，可以使用：扁平金屬帶；帶有扁平接地端子的扁平編織層；圓形、多股絞線的跳線。

②印製電路板（PCB）接jie地di墊dian片pian。為wei了le建jian立li一yi個ge更geng直zhi接jie的de低di阻zu擾rao電dian磁ci幹gan擾rao電dian流liu接jie收shou器qi
，需xu要yao使shi用yong接jie地di墊dian片pian。通tong常chang在zai樹shu脂zhi型xing墊dian片pian中zhong間jian有you一yi個ge彈dan簧huang夾jia，用yong以yi在zai一yi邊bian的deOV銅板上和加一邊PCB的安裝底盤上提供較強的可靠壓力。由於彈簧是銅錫材料製成的，電氣接觸性能良好，接觸電阻為mΩ數量級。

③金屬電費線槽及其肥共的金屬編織層。金屬電纜托架
、公共導線和金屬編織層的作用是傳輸幾個相互連接的設備之間的部分接地EMI環流。可以把它看作是不同底盤或地線之間的共模短路通道，但實際上除了直流或交流50/60Hz
，這種方法不能應用於較長的距離；可用於計算機室
、工廠車間或其它有許多非屏蔽電費的大型場地，不可能或很難將它們換成屏蔽電費或裝入管道。

④地(di)阻(zu)抗(kang)減(jian)小(xiao)
，墊(dian)高(gao)的(de)金(jin)屬(shu)底(di)板(ban)接(jie)地(di)襯(chen)墊(dian)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)傳(chuan)導(dao)瞬(shun)態(tai)幹(gan)擾(rao)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)周(zhou)圍(wei)環(huan)境(jing)射(she)頻(pin)場(chang)對(dui)係(xi)統(tong)的(de)影(ying)響(xiang)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)設(she)置(zhi)室(shi)內(nei)參(can)考(kao)接(jie)地(di)板(ban)或(huo)接(jie)地(di)網(wang)絡(luo)加(jia)以(yi)改(gai)善(shan)。通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)，可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)在(zai)高(gao)達(da)幾(ji)百(bai)MHz的頻率上達到20dB的改善，也可以減少在同一個房間裏的不同設備之間的地電位偏差。

另一種技術：在室內
，建議安裝抬高的金屬底板（RMF），利用地磚的筋條作為接地參考柵格；把把塑料減震墊片換成導電減震墊片，就可以建立很好的
、持久的電氣連接。

⑤臨時接地板。這種後各解決方案最初是IBM公司的安裝規劃工程師們使用的，即安裝一塊銅板或電鍍鋼板。對於那些沒有“實際地”的場合，由於臨時接地板與建築特結構之間有較大的電容（300～1000pF）
，這給電磁幹擾濾波器、瞬態保護器和隔離變壓器的法拉第屏蔽層提供了有較的吸收裝置。在高頻端，這種虛地比長的
、綠的或黃綠的接地導線更有效。

結語

在實際EMC測試應用中，除了通過標準資格實驗室的鑒定測試以外，還有兩種可行的方法也是被業界所認可的：TCF（Technical Construction File）和Self Ceritification（自檢證明）。抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)測(ce)試(shi)是(shi)十(shi)分(fen)實(shi)用(yong)的(de)測(ce)試(shi)項(xiang)目(mu)。實(shi)現(xian)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)的(de)最(zui)好(hao)辦(ban)法(fa)是(shi)，將(jiang)所(suo)有(you)的(de)數(shu)字(zi)及(ji)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)均(jun)視(shi)為(wei)對(dui)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)響(xiang)應(ying)的(de)電(dian)路(lu)
，用(yong)高(gao)頻(pin)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)來(lai)處(chu)理(li)電(dian)費(fei)屏(ping)蔽(bi)、PCBbuxianhegongmolvbo。caiyongzhengkuaidipingmianhedianyuanmianyehenzhongyao，duimonidianluyegairuci
，zheyangzuoyouliyuxianzhigaopingongmohuanhuan。daduoshushuntaiganraojunshugaopin，bingchanshenghenqiangdefushenengliang。