EMI的產生是由於電磁幹擾源通過耦合路徑將能量傳遞給敏感係統造成的。它包括經由導線或公共地線的傳導、通過空間輻射或通過近場耦合三種基本形式。EMI的危害表現為降低傳輸信號質量，對電路或設備造成幹擾甚至破壞，使設備不能滿足電磁兼容標準所規定的技術指標要求。

　　

為抑製EMI，數字電路的EMI設計應按下列原則進行：

　　

 

 

在處理各種形式的EMI時
，必須具體問題具體分析。在數字電路的PCB設計中，可以從下列幾個方麵進行EMI控製。

 

 

在進行EMI設計時
，首先要考慮選用器件的速率。任何電路，如果把上升時間為5ns的器件換成上升時間為2.5ns的器件，EMI會提高約4倍。EMI的輻射強度與頻率的平方成正比，最高EMI頻率（fknee）也稱為EMI發射帶寬，它是信號上升時間而不是信號頻率的函數：fknee =0.35/Tr （其中Tr為器件的信號上升時間）

　　

這種輻射型EMI的頻率範圍為30MHz到幾個GHz，在這個頻段上，波長很短，電路板上即使非常短的布線也可能成為發射天線。當EMI較高時，電路容易喪失正常的功能。因此
，在器件選型上

，在保證電路性能要求的前提下

，應盡量使用低速芯片，采用合適的驅動/接(jie)收(shou)電(dian)路(lu)。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)器(qi)件(jian)的(de)引(yin)線(xian)管(guan)腳(jiao)都(dou)具(ju)有(you)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)和(he)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)，因(yin)此(ci)在(zai)高(gao)速(su)設(she)計(ji)中(zhong)
，器(qi)件(jian)封(feng)裝(zhuang)形(xing)式(shi)對(dui)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)也(ye)是(shi)不(bu)可(ke)忽(hu)視(shi)的(de)，因(yin)為(wei)它(ta)也(ye)是(shi)產(chan)生(sheng)EMI輻射的重要因素。一般地
，貼片器件的寄生參數小於插裝器件，BGA 封裝的寄生參數小於QFP 封裝。

 

 

連接器是高速信號傳輸的關鍵環節
，也是易產生EMI的薄弱環節。在連接器的端子設計上可多安排地針，減小信號與地的間距，減小連接器中產生輻射的有效信號環路麵積
，提供低阻抗 回流通路。必要時，要考慮將一些關鍵信號用地針隔離。

 

 

在成本許可的前提下，增加地線層數量
，將信號層緊鄰地平麵層可以減少EMI輻射。對於高速PCB
，電源層和地線層緊鄰耦合，可降低電源阻抗，從而降低EMI。

 

 

根據信號電流流向
，進行合理的布局
，可減小信號間的幹擾。合理布局是控製EMI的關 鍵。布局的基本原則是：

 

 

 

 

　   

對低頻信號，要使電流流經電阻最小的路徑；對高頻信號
，要使高頻電流流經電感最小的路徑，而非電阻最小的路徑（見圖1）。對於差模輻射，EMI輻射強度（E）正比於電流、電流環路的麵積以及頻率的平方。（其中I是電流、A是環路麵積
、f是頻率
、r是到環路中心的距離，k為常數。）

 

因此當最小電感回流路徑恰好在信號導線下麵時
，可以減小電流環路麵積，從而減少EMI輻射能量。

 

 

 

（1）電源層的分割

　　

在一個主電源平麵上有一個或多個子電源時，要保證各電源區域的連貫性及足夠的銅箔寬度。分割線不必太寬，一般為20～50mil線寬即可，以減少縫隙輻射。

 

（2）地線層的分割

　　

地平麵層應保持完整性
，避免分割。若必須分割，要區分數字地、模擬地和噪聲地，並在出口處通過一個公共接地點與外部地相連。

　　

為了減小電源的邊緣輻射


，電源/地平麵應遵循20H設計原則

，即地平麵尺寸比電源平麵尺寸大20H（見圖2），這樣邊緣場輻射強度可下降70% 。

 

 

 

 

 

接地設計是減少整板EMI的關鍵。

 

 

 

在電路時序要求允許的前提下
，抑製幹擾源的基本技術是在關鍵信號輸出端串入小阻值的電阻，通常采用22～33Ω的電阻。這些輸出端串聯小電阻能減慢上升/下降時間並能使過衝及下衝信號變得較平滑，從而減小輸出波形的高頻諧波幅度，達到有效地抑製EMI的目的。

 

 

 

 

擴展頻譜（擴頻）的方法是一種新的降低EMI的(de)有(you)效(xiao)方(fang)法(fa)。擴(kuo)展(zhan)頻(pin)譜(pu)是(shi)將(jiang)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)調(tiao)製(zhi)，把(ba)信(xin)號(hao)能(neng)量(liang)擴(kuo)展(zhan)到(dao)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)寬(kuan)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)上(shang)。實(shi)際(ji)上(shang)，該(gai)方(fang)法(fa)是(shi)對(dui)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)的(de)一(yi)種(zhong)受(shou)控(kong)的(de)調(tiao)製(zhi)
，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)不(bu)會(hui)明(ming)顯(xian)增(zeng)加(jia)時(shi)鍾(zhong)信(xin)號(hao)的(de)抖(dou)動(dong)。實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)證(zheng)明(ming)擴(kuo)展(zhan)頻(pin)譜(pu)技(ji)術(shu)是(shi)有(you)效(xiao)的(de)，可(ke)以(yi)將(jiang)輻(fu)射(she)降(jiang)低(di)7到20dB。

 

 

（1）仿真分析

　　

完成PCB布線後，可以利用EMI仿真軟件及專家係統進行仿真分析，模擬EMC/EMI環境，以評估產品是否滿足相關電磁兼容標準要求。

 

（2）掃描測試

　　

利用電磁輻射掃描儀，對裝聯並上電後的機盤掃描，得到PCB中電磁場分布圖（如圖3,圖中紅色、綠色、青白色區域表示電磁輻射能量由低到高），根據測試結果改進PCB設計。

 

 

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