EMC经典问答85问（55-58问）

Posted 2023-04-08 2013crazy

55、电磁兼容的一些基本问题：认证中经常遇到的一些 EMC 问题。
答：下面是总结出来的一些针对于电子产品中的部分问题。
一般电子产品都最容易出的问题有：RE--辐射，CE--传导，ESD--静电。
通讯类电子产品不光包括以上三项：RE，CE，ESD，还有 Surge--浪涌（雷击，打雷）
医疗器械最容易出现的问题是：ESD--静电，EFT--瞬态脉冲抗干扰，CS--传导抗干扰，RS--辐射抗干扰针对于北方干燥地区，产品的 ESD--静电要求要很高。针对于像四川和一些西南多雷地区，EFT 防雷要求要很高。

56、请问怎样才能去除 IC 中的电磁干扰?
答：IC 受到的电磁干扰，主要是来自静电（ESD）。解决 IC 免受 ESD 干扰，一方面在布板时候要考虑 ESD（以及 EMI）的问题，另一方面要考虑增加器件进行 ESD 保护。目前有两种器件：压敏电阻（Varistor）和瞬态电压抑制器 TVS（Transient Voltage Suppressor）。前者由氧化锌构成，响应速度相对慢，电压抑制相对差，而且每受一次 ESD 冲击，就会老化，直到失效。而 TVS 是半导体制成，响应速度快，电压抑制好，可以无限次使用。从成本角度看，压敏电阻成本要比 TVS 低。

57、电磁干扰现象表现：尤其是 GPS 应用在 PMP 这种产品，功能是 MP4、MP3、FM 调频+GPS 导航功能的手持车载两用的 GPS 终端产品，手持车载两用的 GPS 导航终端一定的有一个内置 GPS Antenna，这样 GPS Antenna 与 GPS 终端产品上的 MCU、SDROM、晶振等元器件很容易产生电磁干扰，致使 GPS Antenna 的收星能力下降很多，几乎没办法正常定位。不知道有没有 GPS 设计开发者遇到过这样的电磁干扰，然后采取有效的办法解决这样的电磁干扰，什么样的解决办法？？
答 1：我觉得这个问题主要出在电路设计上，多半是电路的保护跟屏蔽做的不好，我现在的客户已经没有这方面的困惑了，他们现在有两部分电磁干扰现象，但基本都已经解决/ bluetooth 的电磁干扰，2 遥控器的电磁干扰，解决办法:第 1 项我还没找到答案，第 2 项增大遥控器的有效距离到 5M。
答 2：各功能模块在 PCB 上的分布很重要，在 PCB Layer 之前要根据电流大小，各部分晶体频率，合理规划，然后各部分接地非常重要，此为解决共电源和地的干扰。 根据实测，主要振荡源之间的空间距离对辐射影响很大，稍远离对干扰有明显降低，如空间不允许，有必要对其做局部屏蔽，但前提是在 PCB 同一块接地区内，然后对电源的出入口去耦，磁珠电容是不错的选择，蓝牙及 GPS 可印板电感。电源 DC/DC 的转换频率选择也很重要，不要让倍频（多次谐波）与其他电路的频率（特别是接受）重合，有些 DC/DC 频率是固定的，加简单的滤波电路就可以。同频抑制是引起 GPS 接受和遥控接受灵敏度下降的主要原因。还有，接受电路的本振幅度要调的尽量小，否则会成为一个持续的干扰源。我们将蓝牙，GPS 接受，另一个 2.4GHz收发器，433M 遥控接收均继承在一个盒子内，效果还不错，GPS 接收灵敏度很高。
 

58、遇到一个单片机系统
1. 主控芯片摩托罗拉的 MC908JL3
2. 8M 陶瓷谐振
3. 电源采用连接线接入
现在是 EMI 中的传导电压在 24M 的位置单点超标 0.8dB。请各位指点有没有什么好的方法抑制超标。列入加磁环、加 Y2 电容等。再有这个频率是传导范围还是辐射范围?
答：到底是 EMI 实验中 24M 超标还是做传导时 24M 超标，如果是前者的话就是辐射超标，若是后者则传导超标。
 

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EMC经典问答85问（15-18问）

15、我们现在测量 PCB 电磁辐射很麻烦，采用的是频谱仪加自制的近场探头，先不说精度的问题，光是遇 到大电压的点都很头疼，生怕频谱仪受损。不知能否通过仿真的方法解决。 答：首先，EMI 的测试包括近场探头和远场的辐射测试，任何仿真工具都不可能替代实际的测试；其次， Ansoft 的 PCB 单板噪声和辐射仿真工具 SIwave 和任意三维结构的高频结构仿真器 HFSS 分别可以仿真单板 和系统的近场和远场辐射，以及在有限屏蔽环境下的 EMI 辐射。 仿真的有效性，取决于你对自己设计的 EMI 问题的考虑以及相应的软件设置。例如：单板上差模还是共模辐射，电流源还是电压源辐射等等。就 我们的一些实践和经验，绝大多数的 EMI 问题都可以通过仿真分析解决，而且与实际测试比较，效果非常好。 16、听说 Ansoft 的 EMC 工具一般仿真 1GHz 以上频率的，我们板上频率最高的时钟线是主芯片到 SDRAM 的 只有 133MHz，其余大部分的频率都是 KHz 级别的。我们主要用 Hyperlynx 做的 SI/PI 设计，操作比较简单， 但是现在整板的 EMC 依旧超标，影响画面质量。另外，你们的工具和 Mentor PADS 有接口吗？ 答：Ansoft 的工具可以仿真从直流到几十 GHz 以上频率的信号，只是相对其它工具而言，1GHz 以上的有损传输线模型更加精确。据我所知，HyperLynx 主要是做 SI 和 crosstalk 的仿真，以及一点单根信号线的 EMI辐射分析，目前还没有 PI 分析的功能。影响单板的 EMC 的原因很多，解决信号完整性和串扰只是解决 EMC的其中一方面，电源平面的噪声，去耦策略，屏蔽方式，电流分布路径等都会影响到 EMC 指标。这些都可以再 ansoft 的 SIwave 工具中，通过仿真进行考察。补充说明，ansoft 的工具与 Mentor PADS 有接口。 17、请说明一下什么时候用分割底层来减少干扰，什么时候用地层分区来减少干扰。 答：分割底层，我还没听说过，什么意思？是否能举个例子。 地层分割，主要是为了提高干扰源和被干扰体之间的隔离度，如数模之间的隔离。当然分割也会带来诸如跨分割等信号完整性问题，利用 ansoft 的SIwave 可以方便的检查任意点之间的隔离度。当然提高隔离度，还有其它办法，分层、去耦、单点连接、都是办法，具体应用的效果可以用软件仿真。 18、电容跨接两个不同的电源铜箔分区用作高频信号的回流路径，众所周知电容隔直流通交流，频率越高 电流越流畅，我的疑惑是现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的，那么如前所述电容通过的是什么 呢?"交流的信号"吗? 答 1：这个问题很有点玄妙，没见过很服人的解释。对于交流，理想的是，电源和地“短路”，然而实际上其间的阻抗不可能真的是 0 欧。你说的电容，容量不能太大，以体现出“低频一点接地，搞频多点接地”这一原则。这大概就是该电容的存在价值。经常遇到这样的情况：2 个各自带有电源的部件连接后，产生了莫名其妙的干扰，用个瓷片电容跨在 2 个电源间，干扰就没了。 答 2：该电容是用来做稳压和 EMI 用的，通过的是交流信号。“现今接入 PCB 中的电平大都是经过虑除交流的”的确如此，不过别忘了，数字电路本身就会产生交流信号而对电源造成干扰，当大量的开关管同时作用时，对电源造成的波动是非常大的。不过在实际中，这种电容主要是起到辅助的作用，用来提高系统的性能，其它地方设计的好的话，完全可以不要。 答 3：交流即是变化的。对于所谓的直流电平，比如电源来说，由于布线存在阻抗，当他的负载发生变化，对电源的需求就会变化，或大或小。这种情况下，“串联”的布线阻抗就会产生或大或小的压降。于是，直流电源上就有了交流的信号。这个信号的频率与负责变化的频率有关。电容的作用在于，就近存储一定的电荷能量，让这种变化所需要的能量可以直接从电容处获得。近似地，电容（这时可以看成电源啦）和负载之间好像就有了一条交流回路。电容起到交流回路的作用，大致就是这样的吧……

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