EMC理论基础——收藏一下远离EMC困扰体育

　　通过以下的推导可知电压由分贝表示为（注意有一个前提条件为 R1=R2)：

　　通常用 dBuV 表示电压的大小，dBuV 即是电压相对于 1uV 的值。

　　由两个回路经公共阻抗耦合而产生，干扰量是电流 i，或变化的电流 di/dt。

　　当两个电路的地电流流过一个公共阻抗时，就发生了公共阻抗耦合。我们在放大器中，级与级之间的一种耦合方式是“阻容”耦合方式，这就是一种利用公共阻抗进行信号耦合的应用。在这里，上一级的输出与下一级的输入共用一个阻抗。

　　由于地线就是信号的回流线，因此当两个电路共用一段地线时，彼此也会相互影响。一个电路的地电位会受到另一个电路工作状态的影响，即一个电路的地电位受另一个电路的地电流的调制，另一个电路的信号就耦合进了前一个电路。

　　对于两个共用电源的电路也存在这个问题。解决的办法是对每个电路分别供电，或加解耦电路。

　　当信号沿传输线传播时，信号路径与返回路径之问将产生电场，围绕在信号路径和返回路径周围也有磁场。如图所示，基板材料为FR4的50Ω微带线横截面上的电力线和磁力线，可见，这些场并不仅仅局限于微带线的正下方，而是会延伸到周围的空间。这些延伸出去的场称为边缘场。

　　根据电磁场基本理论，变化的电场产生感应电流，变化的磁场产生感应电压。那么，当一个网络（静态网络）的布线进入另一网络（动态网络）的边缘场时，一旦动态网络上的信号电压和电流发生变化，将会引起边缘场的变化，边缘场的变化又将在静态网络上感应出噪声电压或电流，这就是串扰产生的物理根源EMC体育。

　　这种两个网络之间通过场相互作用被称做耦合，耦合又可以分为容性耦合和感性耦合，而把耦合电容和耦合电感分别称做互容和互感.

　　互容和互感都对串扰有贡献，但要区别对待。当返回路径是很宽的均匀平面时，如PCB上的布线，容性耦合和感性耦合大体相当。因此，要精确预测耦合传输线的串扰，两种因素都必须考虑。如果返回路径不是很宽的均匀平面，比如引线，虽然容性耦合和感性耦合也都存在，但串扰主要来自于互感。这时，如果动态网络上有一个快速变化的电流，如上升EMC体育、下降沿，将会在静态网络上引起不可忽视的噪声。

　　耦。为使耦合阻抗小，必须使导线电阻和导线）电路去耦：即各个不同的电流回路之间仅在唯一的一点作电的连接，在这

　　则应使其间距尽量大，导线短，避免平行走线）可对干扰源的干扰对象进行电气屏蔽，屏蔽的目的在于切断干扰源的导体

　　扰系统应该具有高阻抗；2）减少两个系统的互感，为此让导线尽量短，间距尽量大，避免平行走线，

　　干扰通过空间传输实质上是干扰源的电磁能量以场的形式向四周空间传播。场可分为近场和远场。近场又称感应场，远场又称辐射场。判定近场远场的准则

　　在远场区电场和磁场方向垂直并且都和传播方向垂直称为平面波，电场和磁场的比值为固定值，为 Zo=120∏=377 欧。下图为波阻抗与距离的关系。

　　减小辐射干扰的措施主要有：1） 辐射屏蔽：在干扰源和干扰对象之间插入一金属屏蔽物，以阻挡干扰的传

　　4） 吸收涂层法：扰对象有时可涂复一层吸收电磁波的材料，以减小干扰。

　　共模干扰（Common-mode）：两导线上的干扰电流振幅相等，而方向相同者称为共模干扰。

　　差模干扰（Differential-mode）：两导线上的干扰电流，振幅相等，方向相反

　　共模(Common mode)是指存在于两根或多根导线中，流经所有导线的电流都是同极性的，差模(Differential mode)是指在导线对上的电流极性是相反的。

　　共模干扰的干扰电流在电缆中的所有导线上幅度／相位相同，它在电缆与大地之间形成回路流动，见图(a)。差模干扰的干扰电流在信号线与信号地线之间流动，见图(b)。

　　由于共模干扰与差模干扰的干扰电流在电缆上的流动方式不同，对这两种干扰电流的滤波方法也不相同。因此在进行滤波设计之前必须了解所面对的干扰电流的类型。

　　PCB 上有许多信号环路，由中有差模电流环也有共模电流环，计算其辐射强度时，可等效为环天线，辐射强度由下式计算：

　　屏蔽是利用屏蔽体来阻挡或减小电磁能传输的一种技术，是抑制电磁干扰的重要手段之一。屏蔽有两个目的，一是限值内部辐射的电磁能量泄漏出该内部区

　　域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。电磁场通过金属材料隔离时，电磁场的强度将明显降低，这种现象就是金属材料的屏蔽作用。我们可以用同一位置无屏蔽体时电磁场的强度与加屏蔽体之后

　　电磁场的强度之比来表征金属材料的屏蔽作用，定义屏蔽效能（Shielding

　　实际上，屏蔽体上面不可避免地存在各种缝隙、开孔以及进出电缆等各种缺陷，这些缺陷将对屏蔽体的屏蔽效能有急剧的劣化作用。

　　上节中分析的理想屏蔽体在 30MHz 以上的屏蔽效能已经足够高，远远超过工

　　程实际的需要。真正决定实际屏蔽体的屏蔽效能的因素是各种电气不连续缺陷，包括：缝隙、开孔、电缆穿透等。屏蔽体上面的缝隙十分常见，特别是目前机柜、插箱均是采用拼装方式，其缝

　　根据小孔耦合理论，决定孔缝泄漏量的因素主要有两个：孔缝面积和孔缝最大线度尺寸。两者皆大，则泄漏最为严重；面积小而最大线度尺寸大则电磁泄漏仍然较大。如图所示为一典型机柜示意图，上面的孔缝主要分为四类：

　　（1）机箱（机柜）接缝该类缝虽然面积不大，但其最大线度尺寸即缝长却非常大，由于维修、开启等限制，致使该类缝成为电子设备中屏蔽难度最大的一类孔缝，采用导电衬垫等特殊屏蔽材料可以有效地抑制电磁泄漏。该类孔缝屏蔽设计的关键在于：合理地选择导电衬垫材料并进行适当的变形控制。（2）通风孔

　　该类孔面积和最大线度尺寸较大，通风孔设计的关键在于通风部件的选择与装配结构的设计。在满足通风性能的条件下，应尽可能选用屏效较高的屏蔽通风部件。

　　该类型孔面积和最大线度尺寸较大，其设计的关键在于屏蔽透光材料的选择与装配结构的设计。

　　这类缝的面积与最大线度尺寸均不大，但由于在高频时导致连接器与机箱的接触阻抗急剧增大，从而使得屏蔽电缆的共模传导发射变大，往往导致整个设备的辐射发射出现超标，为此应采用导电橡胶等连接器导电衬垫。

　　由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。

　　时，其辐射效率最高（与缝隙的宽度无关）。也就是说，它可以入射到缝隙的全部能量辐射出去，如图所示。

　　H──孔洞的宽度（mm）；f──入射电磁波的频率（MHz）。这个公式计算的是最坏情况下（造成最大泄露的极化方向）的屏蔽效能，实际情况下屏蔽效能可能会更高一些。

　　L──孔洞的长度（mm）；H──孔洞的宽度（mm）；f──入射电磁波的频率（MHz）。这个公式计算的是最坏情况下（造成最大泄漏的极化方向）的屏蔽效能，实际情况下屏蔽效能可能会更高一些。

　　需要注意的问题是，对于磁场辐射源，孔洞在近场区的屏蔽效能与电磁波的频率没有关系，也就是说，很小的孔洞也可能导致较大的泄漏。这时影响屏蔽效能的一个更重要参数是孔洞到辐射源的距离。孔洞距离辐射源越近，泄漏越大。这个特点往往导致屏蔽体发生意外的泄漏。因为在屏蔽体上开孔的一个目的是通风散热，这意味着会很自然地将孔洞设计在靠近发热源附近，而发热源往往是大电流的载体，在其周围有较强的磁场。结果，无意识地将孔洞开在强磁场辐射源的附近。因此，在设计中，要注意孔洞和缝隙要远离电流载体，例如线路板、电缆、变压器等。

　　个尺寸相同的孔洞排列在一起，并且相距较近（距离小于λ/2）时，孔洞阵列的屏蔽效能会下降，下降数值为

　　因为孔洞的辐射有方向性，因此在不同面上的孔洞不会明显增加泄漏，利用这个特点可以在设计时将孔洞放在屏蔽机箱的不同面，避免某一个面的辐射过强。3 电缆的屏蔽设计

　　电缆穿透的作用是将屏蔽体内外通过导线连通，等效于两个背靠背的天线，对屏蔽体的屏蔽有极大的影响。

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　　金属外壳、线路选定点等通过接地线、接地极等组成的接地装置与大地相连接。“系统基准地”是指信号回路的基准导体（电子设备通常以金属底座、机壳、

　　络，低通滤波器是电磁兼容抑制技术中普遍应用的滤波器。为了减小电源和信号线缆对外辐射，接口电路和电源电路必须进行滤波设计。

　　感滤波电路可以得到 40dB 的衰减，而在高阻抗电路中，几乎没有作用；在高

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