汽車產業與各家汽車制造商都必須符合多種電磁兼容性（EMC）要求，例如，其中有兩項要求在于確保電子系統不至于產生過多電磁干擾（EMI）或噪聲，同時也不受其他系統產生的噪聲影響。本文重點介紹這一部份的要求，并提供多項設計技巧，確保設備設計符合EMC/EMI要求。

　　車用EMC要求概述

　　CISPR 25標準內含多項測試方法與建議限制，以評估即將安裝在車內的零組件輻射排放量。除了CISPR25提供的內容，多數車廠亦自定義標準，以補充CISPR 25指南，CISPR 25測試的主要目的在于確保零組件安裝后，也不會干擾車內其他系統。CISPR 25要求測試時，室內電磁噪聲值必須比實測的最低值更低6dB，在這項測試的噪聲值要求最低為18dB（μV/m），而環境值需在12dB（μV/m）以下，相當于一般AM電臺距天線一公里的磁場強度。

　　在當今的環境中，滿足這項要求的唯一方法是使用經過特殊設計及興建的空間，才能確保測試環境不受外在磁場影響。測試實驗室一般皆有固定規格，由于必須保護測 試空間不受室內產生的信號反射干擾，因此測試室在選用墻面材質時，必須著重于不反射電磁波的要求。測試實驗室造價不斐，通常以每小時租用計。為了 節省成本，最好能在設計時間先評估EMC/EMI議題，以便一次測試就成功。

　　另一項測試標準為ISO 11452-4大電流注入（BCI）測試序列，可驗證零組件是否受到窄頻電磁場影響，過程中使用電流探棒，將干擾信號直接導入電路。

　　成功實現EMC測試的設計技巧

　　保持較小回路：磁場成形后，由傳導材料形成的回路可做為天線，將磁場轉換為流經回路的電流，電流強度與封閉回路區域大小成正比，因此要盡量避免回路產生，所需封閉區域也愈小愈好。若有差分數據訊號，就可能在差分線路的發送器與接收器之間出現回路。

　　若兩項子系統共享電路（如顯示器與驅動顯示器的引擎控制單元），也很容易出現回路。汽車底盤內含共同接地（GND），連接顯示器與系統的引擎控制單元 （ECU），當視頻信號以自有接地電路鏈接至顯示器，就會在接地平面內產生大型回路。這種情況有時無法避免，若是在接地聯機內增加電感或磁珠，雖然DC回 路仍會存在，但以射頻（RF）輻射而言，回路已經破壞。

　　此外，只要訊號送至雙絞線電纜，每組差分驅動器/接收器就會形成回路，通常因為雙絞線耦合緊密，這個回路會在電路上占據一小塊區域，但只要訊號抵達電路板，應維持緊密耦合，以避免擴大回路范圍。

　　旁路電容不可或缺：CMOS電路頗受歡迎，部份原因在于其高速及功率耗散極低，理想情況下，CMOS電路只有在改變狀態以及節點電容需要充電或放電時，才會消耗功率。以供電而言，CMOS電路平均若需要10mA，在頻率轉換階段的電流需求以倍數計，而在周期之間的需求則很低，因此，輻射限制途徑著重于電壓與電流峰值，而非平均值。

　　頻率轉換過程中，從電源到芯片電源針腳的電流突增即為輻射一大來源。若在每個電源針腳旁安裝旁路電容，芯片在頻率邊緣所需的電流將直接取自電容，而電容內的電荷則趁著周期之間使用較低、較穩定的電流累積。較大電容適合供應高電流突增，但對超高速需求則常反應不及；超小型電容能迅速因應需求，但總充電量有限， 很快就會耗盡。對多數電路而言，最佳解決方案為并用不同尺寸的電容，例如1-μF與0.01-μF的電容，將較小型電容緊靠著芯片的電源針腳，而較大型電容可距離較遠。

　　良好阻抗降低EMI：當高速訊號通過傳輸線，遇上特性阻抗改變時，部份訊號會反射回源頭，其余維持原有方向不變。反射也就導致輻射，為了達到低EMI，必須采用優良的高速設計。有關傳輸線電源的設計信息眾多，以下提供幾項設計傳輸線的建議要點：

　　1在接地平面與訊號走線之間存在訊號，若任一方受到干擾，輻射就會產生，故需注意接地平面斷流器，或是訊號走線以下不連貫問題。

　　2避免訊號走線出現銳角，圓弧遠優于直角。

　　4FPD-Link訊號通常會經過零組件，例如電源供應纜線、電源連接點、AC耦合電容等，為減少零組件反射率，建議使用0402尺寸的小型零組件，并設定走線寬度與0402零組件相同；此外，還必須通過控制堆棧里的電介質厚度設定走線的特性阻抗。

　　屏蔽保護：理想的屏蔽方法并沒有什么快捷方式，但必須以盡可能降低輻射為目標，在可能引發問題的電路周圍實施保護措施。雖然它仍可能輻射能量，但理想的屏蔽方式能夠在輻射散逸出來以前加以擷取并導向接地，圖2說明遮蔽如何控制EMI。

　　屏蔽形式不一，可以將系統封鎖在傳導箱中，或是以金屬材質量身訂做，焊接在輻射源頭外圍。

　　切勿過快：設計人員常會擔心時間誤差，因此選擇最快邏輯組件來縮小時間誤差，但超快邏輯組件的脈沖邊緣陡峭，且頻率非常高，往往會產生EMI。若想減少系統EMI量， 可選擇符合時間需求的低速邏輯組件，或者許多FPGA可降低驅動強度，借此降低邊緣速率。有時亦可使用邏輯電路上的串聯電阻，減低系統訊號內的轉換速率。

　　接地電路短：電流進入芯片后都會流出，本文介紹的幾項設計技巧中，和芯片連接距離都很近，例如旁路電容接近芯片、回路愈小愈好等，但設計人員常忘記接地電流路徑必須回到 源頭。在理想情況下，電路板有一層專用于接地，與GND的路徑也該和取道相去不遠。但在有些電路板的配置中，接地平面設有斷流器，會迫使接地電流從芯片返 回電源時選用較長路徑，而GND電流使用這條路徑時，也會如天線般傳送或接收噪聲。

　　供電線電感：前面曾說明利用旁路電容抵銷電流突增的沖擊，這在供電線上的電感功能也是相同的。在電源在線設置電感或鐵氧磁珠后，強制與電源線相連的電路自旁路電容汲取電源，而非直接向電源取電，從而滿足其動態功率需求。

　　開關電源輸入限制：為了解決EMI問題，必須盡可能降低dv/dt與di/dt，DC/DC轉換器看似完全無害，但它其實無法直接從DC轉換至DC，而是從DC至AC再轉換至DC，在轉換期間，AC就可能產生EMI問題。

　　車用設計人員常擔心AM無線電頻段會造成干擾，車輛大多數均配備AM無線電，這種高增益放大器相當敏感，可調諧頻率范圍介于500kHz至1.5MHz之 間，若組件在此頻率內發送訊號，就可能在AM無線電中聽見。許多開關電源的頻率都位于此頻段中，可能對汽車應用造成問題，故多數車用開關換電源均使用高于 此頻段以上的切換頻率——通常是超過2MHz，若開關電源的輸入或輸出過濾不足，部份噪聲就可能進入對基頻或次諧波頻率敏感的子系統。

　　注意共振：電感與電容經常用于避免可能發生EMI的dv/dt及di/dt問題，但電感與電容也可能造成自共振，不過，通過增加電阻與電感并聯，吸收振蕩產生的能量，可避免引發問題。另一種潛在問題來自串聯電感（獨立組件或電源線的寄生電感）連接至具有旁路電容的組件，由此形成的L-C電路可能在共振頻率中振蕩，同樣地，這項問題也可藉由增設與電感并聯的電阻加以解決。

　　展頻頻率降低峰值輻射：在FPD-Link串行/解串行器（SerDes）等組件中，數據總線與頻率通常具備展頻頻率選項，在展頻頻率中，頻率訊號經過調變，導致頻率與數據訊號的邊緣涵蓋的頻段更加廣泛，由于EMI規格可限制頻段內任何頻率的峰值輻射，因而擴大頻段覆蓋范圍有助于降低噪聲峰值。

　　DS90UB914A-Q1解串行器即為一例，它通常搭配DS90UB913A-Q1串行器使用，在先進駕駛輔助（ADAS）系統的攝影機與處理器之間建立視訊鏈接，解串行器將攝影機的影像傳感器頻率送至串行器，并輸出頻率與數據供處理器使用。高速頻率內同時轉換的10至12條高速資源電路，即為EMI的一大主要來源，為了降低此EMI，DS90UB914A可在輸入數據內使用展頻頻率，而非影像傳感器提供的低抖動頻率，該展頻頻率透過解串行器的緩存器進行控制。

　　當今的汽車除了娛樂及舒適功能外，許多重要運作也仰賴電子設備，更需要確保運作不因干擾出錯，以及不至于干擾車內的其他系統。工程師可遵循文中介紹的訣竅與技巧，并慎選適當組件，即可設計出更穩健的系統，確保車用系統不受EMI問題干擾，從而更加可靠地運作。