電磁幹擾是由大環路中的信號電流引起的。

 

圖舉例說明了一個普通的電磁幹擾問題。一個64位總線從板卡A經過連接器B連到母板卡上，母板卡可能是一個主CPU卡或是一個通往其他子卡的無源通道。64條信號線的返回電流從母板卡C流回板卡A，其中的絕大部分通過了連接器B的接地腳。

隻有一小部分信號返回電流經由不同的路徑流回板卡A然而，正是這一小部分返回電流引起了大量的EMI問題。

 

高頻電流流經大的環路時會輻射出大量的電磁能量
，這將不能通過FCC或VDE所規定的輻射測試。EMI設計的主要工作是使所有信號的電流環路橫截麵的麵積最小。例如，在一個完整地平麵上，高頻電流趨向於緊貼走線正下方返回，一條6IN長
，距離地平麵0.010IN的走線所圍起來環路麵積僅僅為 0.006IN的2次方。這麼大的環路麵積
，在EMI方麵是可以接受的。在圖9.6中，板卡A和C上的64位總線信號由完整地平麵返回，因此我們可以忽略其信號和地之間的環路麵積。

 

返回電流路徑上的任何阻斷或不連續，如連接器接地引腳上的轉換
，會在電流環路上產生“氣泡”，這些氣泡是否會帶來足夠大的麵積，從而導致輻射超標，取決於回路中信號電流的總DI/DT值。

在圖中
，環路麵積上的氣泡一般發生在連接器B內
，因為連接器上的信號和地線引腳是分開的。該氣泡記為G1

，64位總線信號路徑的環路電感大部分來自環路G1的電感。

 

信號返回電流是否有其他的返回路徑，取決於連接器B的物理結構
，以及板卡A和C所在的機箱結構的具體情況。任何電流在返回位於板卡A上的源端時，如果不經過連接器B

，則將包含一個大的環路麵積，並產生大量的輻射。

 

例如
，在圖中
，假設板卡A和C共用兩個連接器，另外增加的連接器記為D
，將其安排在與連接器B相隔一段距離的地方。現在有一部分信號的返回電流可以由連接器D上的地線流加A
，如圖中的環路G2所示。

調整信號返回電流通過連接器D的比例
，取決於環路G1的電感與G2的電感的比值：

在非常低的頻率上，流經連接器D的信號返回電流的量取決於阻抗的比值，而在較高的頻率上，則取決於上式中電感的比值。即然EMI是一個高頻問題，這裏我們也就隻關心兩個環路電感的比值。

 

因為環路G1麵積較小，其電感也比G2要小一些，因此隻有一小部分的返回信號電流經過路徑G2。但是

，即便如此小的一部分電流也足以使輻射超標。在 30MHZ以上，在距設備3M遠處進行測試，FCC和VDE的輻射限製都大致為100UV/M。關於輻射標準的更多細節以及防止電磁輻射的設計技術
，可以參考OTT，MARDIGUIAN和KEISER等人的論著。

 

要想精確計算一個數字產品的輻射強度等級是件不現實的事情，因為有太多的因素會影響結果。下式表示了一個簡單的約束條件：開放的測量試驗場合
，30MHZ以上，滿足FCC和VDE輻射限製的環路麵積、峰值電流和上升時間。

其中：E=3M處的國輻射電場強度
，V/M

 

　　A=輻射環路麵積
，IN2

 

　　IP=峰值電流，A

 

　　T10~90%=信號上升時間

 

　　FCKOCK=時間頻率

，HZ

 

最終產品的輻射指標與上式所預算的指標相差20DB是很常見的

，其中包括一個很大的修正係數。

 

應該明確，輻射測試是測試係統中所有線路輻射的總和，如果一條線剛剛符合標準
，那麼增加了100條線肯定就不符合標準了。

 

在(zai)設(she)計(ji)最(zui)後(hou)設(she)定(ding)之(zhi)前(qian)
，先(xian)搭(da)建(jian)一(yi)個(ge)模(mo)擬(ni)係(xi)統(tong)測(ce)試(shi)一(yi)下(xia)，其(qi)中(zhong)隻(zhi)需(xu)包(bao)括(kuo)一(yi)些(xie)穿(chuan)過(guo)連(lian)接(jie)器(qi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)，聽(ting)起(qi)來(lai)很(hen)浪(lang)費(fei)
，但(dan)最(zui)終(zhong)來(lai)看(kan)會(hui)節(jie)省(sheng)很(hen)多(duo)錢(qian)。因(yin)為(wei)等(deng)到(dao)工(gong)程(cheng)結(jie)束(shu)需(xu)要(yao)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)機(ji)械(xie)封(feng)裝(zhuang)和(he)屏(ping)蔽(bi)時(shi)
，成(cheng)本(ben)會(hui)急(ji)劇(ju)增(zeng)加(jia)。

 

 

準則1 在連接器B中多用一些接地引腳，使地線靠近每一條信號線
，從而有效地減小連接器B中的有效輻射環路麵積。

 

準則2 在連接器B中增加更多的地線也能降低其電感

，由式5可知，這樣可以減少在遠端環路中流過的電流。

 

準則3 將板卡A上所有的母板卡連接器緊密放置，以破環或消除遠端返回電流路徑。

 

準則4 沿著板卡A和板卡C的邊緣布放連續的接地點
，根據式5這樣可以提供一個阻抗非常低的返回路徑，降低遠端環路電流。

 

準則5 不要把I/O電纜連接在板卡A的外邊緣上，這樣會從母板卡C上產生一個大的遠端返回電流路徑

，經過大地和I/O電纜返回板卡A。應該將電纜邊在母板卡上，或者在母板卡上靠近連接器B外進行高頻濾波。

 

準則6 對於采用的驅動門電路，要使其上升沿時間要盡可能長。式6表明
，輻射與上升時間的倒數成正比。