用现场电磁兼容性理论剖析单片机系统设计解析方案

实际上，如果取L=30mh，R=5Ω，C=0.47μF，可计算出f0=0.95kHz，5.0kHz脉冲群幅值减为3.73%，2.5kHz脉冲群幅值衰减为16.78%。这时，电源滤波器确实提高了系统的EMC性能。图2实线是相庆的幅频特性。

3 误区之三：光偶器件隔离干扰很彻底

光偶器件是最常用的隔离干扰器件。例如现场的开关量引到测控装置后都要加光隔，以切断来自现场的传导干扰;RS485通讯口经光隔再与外部通讯线连接，防止来自外部通讯线的传导干扰。

有不少人认为：光偶器件隔离干扰很彻底，用了光偶隔离干扰就过不去了。其实，光电隔离并非万全之策。

首先，光偶器件本身只能隔离传导干扰，它隔离不断幅射、感应干扰。幅射来自空间，感应来自相邻的导体。最常见的败笔是：设计PCB时将光偶器件的输入和输出电路布在了一起，这时干扰从光偶器件是过不去了，但却很容易输入电路感应到输出电路。

其次，光偶器件隔离传导干扰的能力也只有1kV左右，1kV以上的干扰或浪涌一般是力所不的及的。比如EMC的快速脉冲群测试，施加的干扰信号幅值是2kV、4kV、8kV，光偶器件是无法隔离的。

4 误区之四：PCB布线要横平竖直

提起PCB布线，许多工程技术人员都知道一个传统的经验：正面横向走线、反面纵向走线，横平竖直，既美观又短捷;还有个传统经验是：只要空间允许，走线越粗越好。可以明确地说，这些经验在注重EMC的今天已经过时。

要使单片机系统有良好的EMC性能，PCB设计十分关键。一个具有良好的EMC性能的PCB，必须按高频电路来设计——这是反传统的。单片机系统按高频电路来设计PCB的理由在于：尽管单片机系统大部分电路的工作频率并不高，但是EMI的频率是高的，EMC测试的模拟干扰频率也是高的[5]。要有效抑制 EMI，顺利通过EMC测试，PCB的设计必须考虑高频电路的特点。PCB按高频电路设计的要点是：

(1)要有良好的地线层。良好的地线层处处等电位，不会产生共模电阻偶合，也不会经地线形成环流产生天线效应;良好的地线层能使EMI以最短的路径进入地线而消失。建立良好的地线层最好的方法是采用多层板，一层专门用作线地层;如果只能用双面板，应当尽量从正面走线，反面用作地线层，不得已才从反面过线。

(2)保持足够的距离。对于可能出现有害耦合或幅射的两根线或两组或要保持足够的距离，如滤波器的输入与输出、光偶的输入与输出、交流电源线与弱信号线等。

(3)长线加低通滤波器。走线尽量短捷，不得已走的长线应当在合理的位置插入C、RC或LC低通滤波器。

(4)除了地线，能用细线的不要用粗线。因为PCB上的每一根走线既是有用信号的载体，又是接收幅射干扰的干线，走线越长、越粗，天线效应越强。

5 误区之五：IC芯片的封装形式不影响性能

众所周知，IC芯片的封装贴片式和双列直插式之分。一般认为：贴片式和双列直插式的区别主要是体积不同和焊接方法不同，对系统性能影响不大。其实不然。

前面说到，PCB上每一根走线都存在天线效应。现在要说，PCB上的每一个元件也存在天线效应，元件的导电部分越大，天线效应越强。所以，同一型号芯片，封装尺寸小的比封装尺寸大的天线效应弱。这就解释了许多工程师已经注意到的一个现象：同一装置，采用贴片元件比采用双列直插元件更易通过EMC测试。

此外，天线效应还跟每个芯片的工作电流环路有关。要削弱天线效应，除了减小封装尺寸，还应尽量减小工作电流环路尺寸、降低工作频率和di/dt。留意最新型号的IC芯片(尤其是单片)的管脚布局会发现：它们大多抛弃了传统方式——左下角为GND右上角为 VCC，而将VCC和GND安排在相邻位置，就是为了减小工作电流环路尺寸。

实际上，不仅是IC芯片，电阻、电容封装也与EMC有关。用0805封装比1206封装有更好的EMC性能，用0603封装又比0805封装有更好的EMC性能。目前国际上流行的是0603封装。