电磁兼容概述

PCB中的电磁干扰分为两类：内部干扰和外部干扰。内部干扰主要是因为受邻近电路之间的寄生耦合以及内部的场耦合的影响，信号沿着传输路径有衰减。这些问题可以描述为信号丢失、信号沿路径反射以及邻近信号线路的串话。外部干扰主要是辐射问题和敏感度问题。辐射问题主要来源于时钟或其他周期性信号的谐波。补偿的办法是将周期信号局限在一个尽量小的区域内并阻隔与外界寄生耦合的路径。对于外部影响的敏感度，例如无线频率的干扰，主要与耦合到I/O线上并传输到单元内部的能量有关。

2.2.2 PCB设计的一般原则

在PCB设计中，布局是一个很重要的环节。合理的布局是PCB设计成功的第一步，首先，应考虑PCB尺寸的大小，在确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局。布线是完成产品设计的重要步骤，前面大量的准备工作都是为它而做的。在整个PCB的设计中，布线的设计过程限定最高、技巧最细、工作量最大。如果布线不当，就会出现严重的电磁干扰问题。因此，为了使设计出的产品具有更好的电磁兼容性，应该遵循以下一些基本原则：1、印制导线的布设应该尽可能短。2、印制导线的宽度应满足电气性能的要求而又便于生产，其最小值应根据承受的电流大小而定。3、印制导线的间距必须满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，应尽量宽一些。4、印制电路中不允许出现交叉电路。5、印制导线的屏蔽与接地：公共地线应尽量布置在印制线路板的边缘部分。

三、EMC测试

电磁兼容性测试EMC是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC设计与EMC测试是相辅相成的。EMC设计的好坏是要通过EMC测试来衡量的。只有在产品的EMC设计和研制的全过程中，进行EMC的相容性预测和评估，才能及早发现可能存在的电磁干扰，并采取必要的抑制和防护措施，从而确保系统的电磁兼容性。否则，当产品定型或系统建成后再发现不兼容的问题，则需在人力、物力上花很大的代价去修改设计或采用补救的措施。然而，往往难以彻底的解决问题，而给系统的使用带来许多麻烦。

EMC测试包括测试方法、测量仪器和试验场所，测试方法以各类标准为依据，测量仪器以频域为基础，试验场地是进行EMC测试的先决条件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC检测受场地的影响很大，尤其以电磁辐射发射、辐射接收与辐射敏感度的测试对场地的要求最为严格。目前，国内外常用的试验场地有：开阔场、半电波暗室、屏蔽室、混响室及横电磁波小室等。

可以用来进行EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室，或称检测中心。它包括有进行传导干扰、传导敏感度及静电放电敏感度测试的屏蔽室，进行辐射敏感度测试的消声屏蔽室，以及用来进行辐射发射测试的开阔场地和配备齐全的测试与控制仪器设备。另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。这类测试实验室规模小，造价低。主要适用于预相容测试和EMC评估。

在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。目前新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，可以实现电磁辐射的可视化。

EMC测试必须依据EMC标准和规范给出的测试方法进行，并以标准规定的极限值作为判据。对于预相容测试，尽管不可能保证产品通过所有项目的标准测试，但至少可以消除绝大部分的电磁干扰，从而提高产品的可信度。而且能够指导改进设计、抑制EMI发射。

四、屏蔽、搭接、系统接地与隔离

随着电子信息化的迅速发展，嵌入式微处理器的应用越来越广，CPU的运算速度也越来越快，这一切都使电磁兼容的要求变的更加迫切。而屏蔽、搭接、系统接地与隔离是解决电磁兼容必须重视的关键问题。

4.1 电磁屏蔽

电磁屏蔽是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另外一个区域感应和辐射传播的方法。电磁屏蔽一般分为两种类型：一类是静电屏蔽，主要用于防止静电场和恒定磁场的影响，另一类是电磁屏蔽，主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。

目前常用的电磁屏蔽技术主要由以下几种：

（1）静电屏蔽，静电屏蔽必须具有两个基本要点，即完善的屏蔽体和良好的接地。 （2）磁屏蔽，常规屏蔽对低频磁场无效，因为低频磁场的屏蔽取决于反射而不是吸收。只有垂直于回路的磁通量分量才感应电压，故而改变源和回路的相对方向可以起到一定的效应，此外提供高吸收损耗的材料也可能对磁场屏蔽。

（3）电缆屏蔽，电缆不仅是传送信息的途径，也是干扰的传送途径。高电平电缆辐射干扰，低电平电缆感受干扰。为了衰减辐射干扰和降低感受度，应对电缆进行屏蔽。

在实际中，完全屏蔽很难达到，设计的时候应对屏蔽进行完整性设计。

4.2 搭接技术

搭接指的是在多个组件或模块之间，设备或几个系统之间通过低阻抗的导体实现电连接的一种方式。它是抑制电磁干扰非常重要的技术措施之一，搭接质量的优劣是衡量系统电磁兼容性的重要指标。

搭接主要有以下几个目的：

（1）保护设备和人身安全，防止雷电放电的危害；

（2）建立故障电流的回流通路，建立信号电流的均匀而稳定的通路； （3）降低机箱和系统壳体上的射频感应电势，防止静电电荷积聚； （4）防止电源突然与地短路发生电击危险，保护人身安全。

搭接不良或不适当会造成严重的后果，它会导致其它所做的抑制电磁干扰措施功亏一篑，甚至会直接影响系统和人身的安全问题，因此应引起足够的重视。

4.3 系统接地

系统接地是抑制电磁干扰、保证设备电磁兼容性、提高可靠性的重要技术措施。正确的

接地既能抑制干扰的影响，又能抑制设备向外发射干扰。反之，错误的接地则会导致电子设备无法正常的工作。

4.3.1安全接地技术

安全接地的目的是为了使设备与大地有一条低阻抗的电流回路，以保证人身安全和设施的安全，接地是否有效主要取决于接地的电阻，阻值越小越好。接地电阻与接地装置、接地土壤状况以及环境条件等因素有关。

4.3.2信号接地技术

信号接地技术与安全接地的目的不同，它主要是为了消除外界或其他设备对本设备的干扰电路及设备的各部分都连接到一个共同的等电位点或等电位面，以便有一个共同的参考电位使各部分电路均执行其正常功能。设备通信时信号电流都需要经过地线形成回路，信号地线的连接方式可以分为3种类型：单点接地、多点接地和浮地。

单点接地是指只有一个接地点，该点作为接地参考点，所有的接地线均直接接到一点上，这种方式可防止各设备之间相互干扰和地回路的干扰，一般在低频时采用，但如果设备很多需要很多根地线时，接地导线加长，阻抗增大，还会出现各接地导线间的相互耦合，不适用于高频。

对于高频信号，为了降低地线阻抗，一般采用多点接地方式，这种接地方式电路简单，接地线短。但是地线回路增多，会出现一些共阻抗耦合。

浮地的目的是将电路或设备与公共地或可能引起环流的公共导线隔离开来。浮地的效果取决于是否能做到完全的浮地隔离。这种方式的抗干扰性能好。但是设备不与公共地直接连接，容易产生静电积累，引起静电放电。可以在在设备与公共地之间接一个阻值很大的电阻，以便泄放积累的电荷。

4.4 隔离技术

浮地技术主要解决环路问题，在某些应用场合，单纯的浮地措施并不能达到预期的效果，因此需要采用适当的隔离措施来真正切断不同电路的相互干扰。常见的隔离措施有：隔离变压器隔离、光电耦合器隔离和光纤隔离。这几种隔离措施都是是通过隔离两电路之间地环路的形成来抑制其干扰的。

五、EMC发展趋势

随着科技进步，电磁兼容已成为国内外瞩目的发展学科，电磁兼容技术已成为现代工业生产并行工程系统的实施项目组成部分。放眼未来，EMC还将在信息安全和生物电磁学等方面获得较大的进展。EMC涉及的频率范围宽达400GHz,研究对象除了传统设施外，还涉及从芯片到各型舰船、航天飞机、甚至整个地球的电磁环境。目前各种测试方法和测试标准已经开展了全方位的研究，例如VDE、FCC、PTB等标准逐年更新版本，并趋向于全球公认化。