EMC与PCB设计学习笔记（一）

一、简介

定义

1.电磁兼容性（EMC）：电气和电子系统等在设定的电磁环境中，在规定的安全界内运行，而不会受到电磁干扰而引起损坏和不可接受的性能恶化的能力。
2.电磁干扰（EMI）：即电磁兼容性不足，干扰的本质就是缺乏兼容性。电磁干扰可以在所有频率范围内发生，从“直流到阳光”。
3.线路传导干扰（LCI）:电流或交流干线的输入电缆中的射频能量。传导能量已传导波而不是场的方式存在。
4.静电放电（ESD）:有不同静电电压的物体在靠经或直接接触时引发的静电电荷转移。

传播途径和传播机制

四种传播途径：
1、从源到接收器的直接辐射
2、直接的射频（RF）能量
3、通过交流干线，信号和控制电缆等传递给接收器的RF能量
4、通过普通电力线信号线和控制线传递给接收器的RF能量

四种传播机制：

1、传导耦合：当噪声源和敏感电路通过公共阻抗连接时，就会发生这种耦合，传到耦合是一种共阻抗耦合。
2、磁场耦合：一个电流回路的一部分流经另一条路形成的回路将产生磁场耦合。第二个回路的噪声电压为：V=MdI/dt,M为互感系数。
3、电场耦合：当低阻抗电路中，如果高阻抗并联就会出现互电容，噪声电流为：I=CdV/dt。
4、电磁场耦合：电场和磁场共同作用。

EMC主要考虑5点：

1.频率：电磁干扰通常在频域中研究，射频能量是通过各种媒体传播的周期性波。频率越高，辐射对接收器件的影响越大（辐射耦合）；频率越低，传导路径上电磁干扰越严重。天线上必须有高频电流才会产生电磁辐射，主要的接收器是高速输入线和敏感的相邻线路。
2.振幅：幅度越大干扰越大，限制射频能量的峰值是特别重要的。
3.时间：要考虑出现问题的是连续的周期信号还是只是在确定的操作循环内出现。
4.阻抗：发射源与接收端阻抗不同时干扰问题比相同时严重的多。如果阻抗相同，能量将被负载吸收，如果阻抗不同，信号将会反射到源，这种反射信号可以看作是振铃现象。高阻抗与电场有关，低阻抗与磁场有关。
5.尺寸:PCB走线和器件开槽尺寸要尽可能最小化，这与电气参数有关。走线长度达到干扰信号的某一特定波长就会形成天线。

EMI产生原因：

1.封装措施使用不当。
2.设计不佳电缆和接头的接地不良。
3.错误的PCB布局：时间和周期信号走线设定，PCB分层信号布线层的设置，高频能量的分布，共模和差模滤波，接地环路，旁路和去耦不足等。

EMI抑制方式：

屏蔽，衬垫，接地，滤波，去耦，适当布线，绝缘和分离，电路阻抗匹配，IO内部连接设计，原件内部PCB抑制等。