一文解析PCB的EMC抗干擾設計

電磁干擾的三要素是干擾源、干擾傳輸途徑、干擾接收器（敏感信號或設備）。EMC就圍繞這些問題進行研究。PCB設計最基本的干擾抑制技術是屏蔽、濾波、接地。它們主要用來切斷干擾的傳輸途徑。

一、電磁兼容性（EMC）

電磁兼容性（EMC）是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

EMC（ElectromagneticCompatibility），在國際電工委員會標準IEC對電磁兼容的定義為：系統或設備在所處的電磁環境中能正常工作，同時不會對其他系統和設備造成干擾。

EMC包括EMI（電磁干擾）及EMS（電磁耐受性）兩部分：

① EMI：指機器本身在執行應有功能的過程中所產生不利于其它系統的電磁噪聲；

② EMS：指機器在執行應有功能的過程中不受周圍電磁環境影響的能力。

電磁兼容（electromagneticcompatibility）各種電氣或電子設備在電磁環境復雜的共同空間中，以規定的安全系數滿足設計要求的正常工作能力。也稱電磁兼容性。它的含義包括：

①電子系統或設備之間在電磁環境中的相互兼顧；

②電子系統或設備在自然界電磁環境中能按照設計要求正常工作。若再擴展到電磁場對生態環境的影響，則又可把電磁兼容學科內容稱作環境電磁學。

電磁兼容的研究是隨著電子技術逐步向高頻、高速、高精度、高可靠性、高靈敏度、高密度（小型化、大規模集成化），大功率、小信號運用、復雜化等方面的需要而逐步發展的。特別是在人造地球衛星、導彈、計算機、通信設備和潛艇中大量采用現代電子技術后，使電磁兼容問題更加突出。

二、PCB的抗干擾設計

抗干擾問題是現代PCB設計中一個很重要的環節，它直接反映了整個系統的性能和工作的可靠性。對PCB工程師來說，抗干擾設計是大家必須要掌握的重點和難點。在實際研究中發現，PCB板的設計主要有四方面的干擾存在：電源噪聲、傳輸線干擾、耦合和電磁干擾（EMI）。

1、電源噪聲

高頻電路中，電源所帶有的噪聲對高頻信號影響尤為明顯。因此，首先要求電源是低噪聲的。在這里，干凈的地和干凈的電源同樣重要。

2、傳輸線

在PCB中只可能出現兩種傳輸線：帶狀線和微波線。

傳輸線最大的問題就是反射，反射會引發出很多問題，例如負載信號將是原信號與回波信號的疊加，增加信號分析的難度；反射會引起回波損耗（回損），其對信號產生的影響與加性噪聲干擾產生的影響同樣嚴重。

3、耦合

干擾源產生的干擾信號是通過一定的耦合通道對電控系統發生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導線、空間、公共線等作用在電控系統上。分析下來主要有以下幾種：直接耦合、公共阻抗耦合、電容耦合、電磁感應耦合、輻射耦合等。

4、電磁干擾（EMI）

電磁干擾EMI有傳導干擾和輻射干擾兩種。傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合（干擾）到另一個電網絡。輻射干擾是指干擾源通過空間把其信號耦合（干擾）到另一個電網絡。在高速PCB及系統設計中，高頻信號線、集成電路的引腳、各類接插件等都可能成為具有天線特性的輻射干擾源，能發射電磁波并影響其他系統或本系統內其他子系統的正常工作。各種形式的電磁干擾是影響電子設備兼容性的主要原因。因此，了解電磁干擾的產生原因是抑制電磁干擾，提高電子產品電磁兼容性的重要前提。

電磁干擾的產生可以分為：

1、內部干擾內部電子元件之間的相互干擾

（1）工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產生漏電造成的干擾。

（2）信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的影響。

（3）設備或系統內部某些元件發熱，影響元件本身及其他元件的穩定性造成的干擾。

（4）大功率和高電壓部件產生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成的干擾。

2、外部干擾——電子設備或系統以外的因素對線路、設備或系統的影響。

（1）外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統。

（2）外部大功率的設備在空間產生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統。

（3）空間電磁對電子線路或系統產生的干擾。

（4）工作環境溫度不穩定，引起電子線路、設備或系統內部元器件參數改變造成的干擾。

總結：