EMC器件选择及电路设计

图2 时钟扩频导致的辐射降低    
    1.2模拟器件和电路设计
    1.2.1  选择模拟器件
    从EMC的角度选择模拟器件不象选择数字器件那样直接，虽然同样希望发射、转换速率、电压波动、输出驱动能力要尽量小，但对大多数有源模拟器件，抗扰度是一个很重要的因素，所以确定明确的EMC订购特征相当困难。
    来自不同厂商的同一型号及指标的运算放大器，可以有明显不同的EMC性能，因此确保后续产品性能参数的一致性是十分重要的。敏感模拟器件的厂商提供EMC或电路设计上的信噪处理技巧或PCB布局，这表明他们关心用户的需求，这有助于用户在购买时权衡利弊。
    1.2.2  防止解调问题
    大多数模拟设备的抗扰度问题是由射频解调引起的。运放每个管脚都对射频干扰十分敏感，这与所使用的反馈线路无关（见图3），所有半导体对射频都有解调作用，但在模拟电路上的问题更严重。即使低速运放也能解调移动电话频率及其以上频率的信号，图4表明了实际产品的测试结果。
为了防止解调，模拟电路处于干扰环境中时需保持线性和稳定，尤其是反馈回路，更需在宽频带范围内处于线性及稳定状态，这就常常需要对容性负载进行缓冲，同时用一个小串联电阻（约为500）和一个大约5PF的积分反馈电容串联。
    进行稳定度及线性测试时，在输入端注入小的但上升沿极陡 (<1ns) 的方波信号（也可以通过电容馈送到输出端和电源端），方波的基频必须在电路预期的频带内，电路输出应用100MHz（至少）的示波器和探针进行过冲击和振铃检查，对音频或仪表电路也应如此，对更高速模拟电路，要选取频带更宽的示波器，同时注意使用探头的技巧。
    超过信号高度50%的过冲击表明电路不稳定，对过冲击应予以有效的衰减，信号的任何长久的振铃（超过两个周期）或突发振荡表明其稳定度不好。
    以上测试应在输入及输出端均无滤波器的情况下进行，也可以用扫频代替方波，频谱分析仪代替示波器（更易看出共振频率）

图3 任何半导体器件都会发生解调，所有引线都敏感

 图4 运算放大器能够有效地解调射频信号
    1.2.3其它模拟电路技术
    获得一稳定且线性的电路后，其所有联线可能还需滤波，同一产品中的数字电路部分总会把噪声感应到内部连线上，外部连线则承受外界的电磁环境的骚扰。滤波器将在后面介绍。
    决不要试图采用有源电路来滤波和抑制射频带宽以达到EMC要求，只能使用无源滤波器（最好是RC型）。在运放电路中，只有在其开环增益远大于闭环增益时的频率范围内，积分反馈法才有效，但在更高频率，它不能控制频率响应。
    应避免采用输入、输出阻抗高的电路，比较器必须具有迟滞特性（正反馈），以防止因为噪声和干扰而使输出产生误动作，还可防止靠近切换点处的振荡 。不要使用比实际需要快得多的输出转换比较器，保持dv/dt在较低状态。
    对高频模拟信号（例如射频信号），传输线技术是必需的，取决于其长度和通信的最高频率，甚至对低频信号，如果对内部联接用传输线技术，其抗扰度也将有所改善。
    有些模拟集成电路内的电路对高场强极为敏感，这时可用小金属壳将其屏蔽起来（如果散热允许），并将屏蔽盒焊接到PCB地线面上。
    与数字电路相同，模拟器件也需要为电源提供高质量的射频旁路（去耦），但同时也需低频电源旁路，因为模拟器件的电源噪声抑制率（PSRR）对1kHz以上频率是很微弱的，对每个运放、比较器或数据转换器的每个模拟电源引脚的RC或LC滤波都是必要的，这些电源滤波器转折频率和过渡带斜率应补偿器件PSRR的转折频率和斜率，以在所关心的频带内获得期望的PSRR。
    一般的EMC设计指南中都很少涉及射频设计，这是因为射频设计者一般都很熟悉大多数连续的EMC现象，然而需要注意的是，本振和IF频率一般都有较大的泄漏 ，所以需要着重屏蔽和滤波。