资深工程师教你：如何一步步做好EMC设计

　　新型材料的出现和加工工艺水平的不断提高，以及高灵敏度CCD器件和电子学技术的飞速发展，使得高分辨率光学遥感器成为世界各国在空间遥感领域研究的热点。其中，高分辨率相机系统作为侦察手段之一而倍受关注。

　　由于没有地球大气层的保护，系统在空间的工作环境比地面环境恶劣、复杂得多。来自银河系，包括太阳的高能带电粒子的轰击、气候的变化无常、力学环境的冲击，使可靠性成为控制系统设计中的关键问题，而其中的电磁兼容性(EMC)设计又是可靠性设计的重要一环。

　　在新产品研发阶段就进行EMC设计，比等到产品EMC测试不合时再才进行改进，费用可以大大节省，效率可以大大提高;反之，效率就会降低，费用就会增加。因此在控制系统板级设计时，就要求我们尽量多地考虑EMC问题，力求将EMI降到最低。

　　1 形成干扰的基本要素

　　各种形式的电磁干扰(EMI)是影响电子设备电磁兼容性的主要因素，在电子系统设计中，为避免干扰，应当首先了解形成干扰的基本要素。形成干扰的基本要素有三个。

　　1.1 干扰源

　　干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号。干扰源一般分为内部和外部两种。内部干扰是电子设备内部各元部件之间的相互干扰。例如：(1)工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电而造成的干扰;(2)信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰;(3)设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其他元件的稳定性造成的干扰;(4)大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

　　外部干扰是电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰。例如：(1)外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统;(2)外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统;(3)空间电磁对电子线路或系统产生的干扰;(4)工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰。

　　1.2 供能量传输的路径

　　传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径有以下三种。

　　(1)当干扰源的频率较高，干扰信号的波长又比被干扰对象的结构尺寸小，或者干扰源与被干扰者之间的距离r≥λ/2π时，则干扰信号可以认为是辐射场，它以平面电磁波形式向外辐射电磁场能量进入被干扰对象的通路。

　　(2)干扰信号以漏电和耦合形式，通过绝缘支撑物(包括空气)为媒介，经公共阻抗的耦合进入被航空航天干扰的线路、设备或系统。

　　(3)干扰信号还可以通过直接传导方式进入线路、设备或系统。

　　1.3 接收器

　　接收器一般是敏感器件，指容易被干扰的器件。并且当电磁干扰强度超过允许的界限时，这个器件会发生紊乱。如：A/D、D/A转换器、单片机，数字集成电路，弱信号放大器等。

　　2 抗干扰设计

　　2.1 抑制干扰源

　　抑制干扰源就是尽可能地减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则通过在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。抑制干扰源的常用措施如下。

　　(1)继电器线圈增加续流二极管，消除断开线

　　圈时产生的反电动势干扰。仅添加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。

　　(2)在继电器接点两端并接火花抑制电路(一

　　般是RC串联电路，电阻一般选几千到几万欧姆，电容选0.01μF)，减小电火花影响。

　　(3)给电机加滤波电路，注意使电容、电感引线尽量短。

　　(4)电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。

　　(5)布线时避免90°折线，减少高频噪声发射。

　　(6)可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声。

　　2.2 切断干扰路径

　　高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。辐射干扰一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。切断干扰传播路径的常用措施如下。

　　(1)充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。

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