出色模拟工程师必备系列(一):电磁干扰(EMI)

以上我们介绍了电磁干扰的一些分类，下面我们介绍如何来抑制电磁干扰

电磁干扰的定义，是指由外部噪声和无用电磁波在接收中所造成的骚扰。一个系统或系统内某一线路受电磁干扰程度可以表示为如下关系式：

N=G×C/I

G：噪声源强度;

C：噪声通过某种途径传到受干扰处的耦合因素;

I：受干扰电路的敏感程度。

G、C、I这三者构成电磁干扰三要素。电磁干扰抑制技术就是围绕这三要素所采取的各种措施，归纳起来就是三条：一、抑制电磁干扰源;二、切断电磁干扰耦合途径;三、降低电磁敏感装置的敏感性。下面就这三方面分别作出介绍。

一、抑制干扰源

要想掏干扰源，首先必须确定何处是干扰源，在越靠近干扰源的地方采取措施，抑制效果越好。一般来说，电流电压剧变即di/dt或du/dt大的地方就是干扰源;具体来说继电器开合、电容充电、电机运转、集成电路开关工作等都可能成为干扰源。另外，市电电源也并非理想的50Hz正弦波，而是充满各种频率噪声，是个不可忽视的干扰源。抑制方法可以采用低噪声电路、瞬态抑制电路、旋转装置抑制电路、稳压电路等;器件的选择则尽可能采用低噪声、高频特性好、稳定性高的电子元件。要注意，抑制电路中不适当的器件选择可能会产生新的干扰源。

二、切断电磁干扰耦合途径

电磁干扰耦合途径主要为传导和辐射两种。噪声经导线直接耦合到电路中最常见的。抑制传导干扰的主要措施是串接滤波器。滤波器分为低通(LPF)、高通(HPE)、带通(BPF)、带阻(BEF)四种，根据信号与噪声频率的差别选择不同类型的滤波器。如果噪声频率远高于信号频率，常采用LC低通滤波器，这种滤波器结构简单，滤除噪声效果也较好。但是对于军用或TEMPEST技术以及要求较高的民用产品，则必须采用穿心式滤波器。

穿心式滤波器(Feed-thruFilters)也称为穿越式滤波器，电路结构有C型、T型和LC型，其特点在于高频特性优良，可工作在1GHz以上。这是其“同轴”性质决定的，由于它无寄生电感，提高了自谐频率。穿心式滤波器体积小、重量轻，允许电流大大，可广泛用于各种不同场合。

对于通过供电电源线传导的噪声可以用电源滤波器来滤除。只符合VDE0871标准的电源滤波器在30K-30MHZ范围内插入损耗为20-100dB。电源滤波器不仅可以接在电网输入处，也可接在噪声源电路的输出处，以抑制噪声输出，而且交直流两用。电源滤波器端口分高阻和低阻两端，应根据输入及负载阻抗不同来选择正确的接法。连接的原则是依照阻抗最失配，即高阻输入端接滤滤器阻端，低阻负载端接滤波器高阻端;反之亦然。

对传输线路及印刷电路板的布线设计，应注意进线与出线、信号线与电源线尽量分开。对于重点线路可采用损耗线滤波器、三端子电容、磁环等器件进行干扰抑制。对于接口端，国外有带滤波的D型、圆形、方形连接器产品，这类连接器是在普通连接器上加装电容或电感，构成滤波电路，其特点是不占用。PCB空间，不增加体积，这对于现代元件高密度设计极为重要。最近，国内也有厂家生产，质量不低于国外水平，可以替代进口。

对于辐射干扰，主要措施是采用屏蔽技术和分层技术。屏蔽技术是一门科学，选择适当的屏蔽材料，在适当的位置屏蔽，对屏蔽效果至关重要。尤其是屏蔽室的设计。可供选择的屏蔽材料种类繁多，有各种金属板、指形铍铜合金簧片、铜丝网、编织铜带、导电橡胶、导电胶、导电玻璃等等。应根据需要选择。屏蔽室的设计应充分考虑门窗、通风口、进出线口的屏蔽与搭接。除静电屏蔽外，还需考虑磁屏蔽以及接地和接大地技术。

三、降低电磁敏感装置的敏感度

电磁敏感装置的敏感是一柄双刃剑;一方面人们希望接收装置灵敏度高，以提高对信号的接收能力;另一方面，灵敏高受噪声影响的可能性也就越大。因此，根据具体情况采用降额设计、避设计、网络钝化、功能钝化等方法是解决问题的办法。

综上所述，对于电磁干扰的抑制方法很多，可以选择一种或多种综合运用。但不论选择什么方法都应从设计之初就着手系统电磁兼容性的考虑，而不是亡羊补牢。