如今，電磁干擾越來(lái)越成為產(chǎn)品關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為產(chǎn)品進(jìn)入國(guó)外市場(chǎng)的重要瓶頸。由于中國(guó)長(zhǎng)期忽視這一領(lǐng)域，以及測(cè)試設(shè)備及其昂貴等諸多因素，中國(guó)在這一領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)緩慢。

了解這一領(lǐng)域的工程師很少，這已經(jīng)成為大多數(shù)工程師和國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)部門(mén)最頭疼的問(wèn)題。當(dāng)他們解決這些產(chǎn)品的問(wèn)題時(shí)，他們中的大多數(shù)人都是盲人。在走了很多彎路后，他們幾乎沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題。這種經(jīng)驗(yàn)是不可復(fù)制的，在以下產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中仍然會(huì)面臨各種各樣的問(wèn)題，即使在解決的產(chǎn)品中，商品數(shù)量不夠，在批量生產(chǎn)中，更隨機(jī)。

電磁兼容真的那么難嗎？

今天，讓我們拋開(kāi)事物的謎團(tuán)，掌握事物的本質(zhì)，徹底理解和掌握電磁兼容性的原因，找到解決辦法，讓工程師睡個(gè)好覺(jué)。

破解模擬硬件設(shè)計(jì)有三個(gè)定律：

一、源、回路、阻抗；

第二，電路是波形整形，從無(wú)用的波形到有用的波形，包括形狀和相位整形；

第三，熟悉元器件的參數(shù)、包裝、魯棒性和成本，從而在臨界區(qū)域設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

在這里，我們可以利用第一定律源、電路和阻抗將其融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)，幫助我們糾正電磁兼容性問(wèn)題，利用第三定律的組件進(jìn)行包裝，優(yōu)化電磁兼容性問(wèn)題。

電磁兼容性，簡(jiǎn)稱(chēng)EMC(Electromagneticompatibility)。它包括兩個(gè)方面，一個(gè)是干擾其他電氣產(chǎn)品，簡(jiǎn)稱(chēng)EMI(electromagnetinetice)，即電磁干擾；另一種是被其他電氣產(chǎn)品干擾，稱(chēng)為抗干擾。我們用EMS(electromagnetictictibility)說(shuō)。

為了解決電磁兼容性問(wèn)題，我們必須首先了解頻率帶寬的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，帶寬是信號(hào)的頻率，而信號(hào)頻率的本質(zhì)是信號(hào)的速度。那么，信號(hào)速度的本質(zhì)是什么呢？它是信號(hào)的上升斜率和下降斜率。信號(hào)斜率（包括信號(hào)的上升斜率和下降斜率，統(tǒng)稱(chēng)為這里），信號(hào)斜率越慢，絕大多數(shù)只能通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸，其頻率一般在0-30mHz之間，這是我們傳輸測(cè)試的關(guān)鍵測(cè)試。信號(hào)斜率越快（一般頻率在30mHz-3zHz之間，即所謂的帶寬），可以通過(guò)天線(xiàn)輻射到空間，包括電源引入線(xiàn)，包括元件的圓角，包括直角。

測(cè)量哪些內(nèi)容？

EMC測(cè)量包括兩個(gè)方面：第一傳導(dǎo)測(cè)試和第二輻射測(cè)試。傳導(dǎo)測(cè)試主要測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)，輻射測(cè)試主要測(cè)試空間4米天線(xiàn)和10米天線(xiàn)。

ESD測(cè)試是什么？

ESD測(cè)試是關(guān)于靜電測(cè)試的。當(dāng)靜電擊中產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品不會(huì)異常運(yùn)行。

噪音是什么？

一般來(lái)說(shuō)，我們統(tǒng)稱(chēng)輸入的無(wú)用信號(hào)為噪聲。起初，由于電源發(fā)出一些聲音，我們稱(chēng)之為噪聲，但實(shí)際上，人耳接收頻段的能力有限，2Hz-2KHz。事實(shí)上，更多的頻段信息（無(wú)用信號(hào)）是聽(tīng)不見(jiàn)的，所以我們稱(chēng)所有對(duì)設(shè)備本身無(wú)用的信號(hào)為噪聲。簡(jiǎn)而言之，所有無(wú)用的波形都是噪音。

因此，干擾應(yīng)包括三個(gè)要素：騷擾源、傳播途徑和敏感設(shè)備。騷擾源有兩種，一種是電場(chǎng)騷擾源，另一種是磁場(chǎng)騷擾源。

從第一大定律來(lái)看，源-這里的源是指騷擾源，包括電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁場(chǎng)引起的騷擾。然后，從這個(gè)頻段的角度來(lái)看，30m以下的傳導(dǎo)干擾和30m以上的輻射干擾。電路-30m以下的傳導(dǎo)干擾，其傳輸路徑（電路）為引線(xiàn)，也包括PCB接線(xiàn)；30m以上的干擾，其傳輸路徑為空間，由天線(xiàn)發(fā)射和接收。阻抗-阻抗是指電路中波形衰減的能力稱(chēng)為阻抗。從兩個(gè)主要方向回答，仍然從傳導(dǎo)和輻射進(jìn)行分析。首先，討論傳導(dǎo)阻抗的問(wèn)題。傳導(dǎo)阻抗可以在電路中有兩個(gè)方面，第一個(gè)方面是差模干擾，第二個(gè)是共模干擾。

差模干擾是指兩條電源線(xiàn)之間的抑制和衰減，主要通過(guò)選擇合適的電容器（X電容器，也稱(chēng)為安全電容器）和差模線(xiàn)圈。共模干擾是兩條電源線(xiàn)分別對(duì)地面（簡(jiǎn)稱(chēng)地面），主要通過(guò)選擇合適的電容器（Y電容器，也是安全級(jí)別）和共模線(xiàn)圈進(jìn)行抑制和衰減。我們常用的低通濾波器通常具有抑制共模和差模干擾的功能。

如下圖：

圖1.低通濾波器原理圖

如圖1所示，3是差模電容，2是共模電感，4是共模電容。

由1、2、3組成的π濾波器，由1、3組成的電容器主要是過(guò)濾兩條線(xiàn)之間的信號(hào)差，因此得名。這兩個(gè)電容器的值一般為0.22uf-1.5uf。當(dāng)干擾超標(biāo)時(shí)，一般的解決方案是增加這兩個(gè)電容器的值，但隨著電容器值的增加，漏電流會(huì)增加，這需要注意。

由于差模電容器連接到L和N線(xiàn)之間，它實(shí)際上與后負(fù)載并聯(lián)。此外，由于電容器對(duì)低頻信號(hào)有很強(qiáng)的阻礙作用，它對(duì)高頻信號(hào)有很強(qiáng)的導(dǎo)通性和低阻抗作用。當(dāng)50Hz-60Hz低頻交流信號(hào)流過(guò)電容器兩端時(shí)，由于電容器的阻抗性能極大，電容器不起任何作用，這意味著沒(méi)有電容器。當(dāng)差模信號(hào)通過(guò)時(shí)（差模信號(hào)一般為高頻無(wú)用信號(hào)），電容器性能為通路，阻抗非常小。在高頻信號(hào)下，電容器相當(dāng)于短路后負(fù)載，因此后負(fù)載不會(huì)受到高頻信號(hào)的干擾。例如下圖，差模電容器的工作原理。以上是利用張先生最大的定律源、電路和阻抗來(lái)分析差模電容器的特性。

圖2.差模電容工作原理

2是共模電感，上面有兩個(gè)獨(dú)立的線(xiàn)圈，相反的方向纏繞在同一個(gè)圓形閉合的磁芯上。由于這兩根電線(xiàn)的大小相等，相反的方向相反，磁場(chǎng)相互抵消。共模電感與后負(fù)載串聯(lián)。當(dāng)差分信號(hào)通過(guò)時(shí)(差分信號(hào)通常是高頻無(wú)用信號(hào))，由于電感阻礙電流的變化，此時(shí)電感表現(xiàn)為大電阻，后負(fù)載類(lèi)似于小電阻，電感承受了絕大多數(shù)高次諧波的壓降。根據(jù)電阻分壓原理，后負(fù)載得到的電壓接近于零。當(dāng)50Hz-60Hz低頻交流信號(hào)流過(guò)電感兩端時(shí)，由于電感的感抗性能極小，電感幾乎沒(méi)有阻礙，這意味著沒(méi)有這種電感。所以我們說(shuō)這種電感對(duì)差分信號(hào)起作用。如圖所示，共模電感的工作原理如下。以上仍采用張先生的第一個(gè)定律源、電路和阻抗來(lái)分析共模電感的特性。共模電感的感應(yīng)選擇一般在幾百微恒到幾毫米的水平。

圖3.共模電感工作原理

4是共模電容器。這兩個(gè)電容器以Y型命名，因?yàn)樗鼈兎謩e連接L和N線(xiàn)，并對(duì)地面（不是電路中的地面）。一般來(lái)說(shuō)，電路中的地面是GND和浮動(dòng)地面，而共模電容器的地面是地面earth）。因?yàn)閅電容器的一端與地面相連，它實(shí)際上與背面的負(fù)載并聯(lián)。如圖所示，共模電容器的工作原理。當(dāng)50Hz-60Hz低頻交流信號(hào)通過(guò)Y電容器的兩端時(shí)，由于電容器的阻抗性能極大，相當(dāng)于斷路，不導(dǎo)通。當(dāng)共模信號(hào)通過(guò)時(shí)（共模信號(hào)通常是高頻無(wú)用信號(hào)），電容器表現(xiàn)為通路，阻抗性很小。高頻信號(hào)通過(guò)Y電容器到達(dá)地面，后面的負(fù)載不會(huì)受到高頻信號(hào)的干擾。以上仍采用張先生的第一個(gè)定律源、電路和阻抗來(lái)分析共模電容器的特性。共模電容器的值一般為2200pf-6800pf。其值越大，越容易解決干擾問(wèn)題，但泄漏越大，取值越重。

圖4.共模電容工作原理

當(dāng)電路中的正常電流流經(jīng)共模電感時(shí)，電流在同相位繞制的電感線(xiàn)圈中產(chǎn)生反向的磁場(chǎng)而相互抵消，此時(shí)正常信號(hào)電流主要受線(xiàn)圈電阻的影響(和少量因漏感造成的阻尼);當(dāng)有共模電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)，由于共模電流的同向性，會(huì)在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生同向的磁場(chǎng)而增大線(xiàn)圈的感抗，使線(xiàn)圈表現(xiàn)為高阻抗，產(chǎn)生較強(qiáng)的阻尼效果，以此衰減共模電流，達(dá)到濾波的目的。

一般 濾波器不單獨(dú)使用差模線(xiàn)圈，因?yàn)楣材ｋ姼袃蛇吚@線(xiàn)不一致等原因，電感必定不會(huì)相同，因此能起到一定的差模電感的作用。如果差模干擾比較嚴(yán)重，就要追加差模線(xiàn)圈。