1．電路" title="電路">電路設(shè)計(jì)及EMC器件" title="器件">器件選擇 

在新設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的開(kāi)始,，正確選擇有源與無(wú)源器件及完善的電路設(shè)計(jì)技術(shù)，將有利于以最低的成本獲得EMC認(rèn)證,，減少產(chǎn)品因屏蔽和濾波所帶來(lái)的額外的成本、體積和重量,。 這些技術(shù)也可以提高數(shù)字信號(hào)的完整性及模擬信號(hào)信噪比,，可以減少重復(fù)使用硬件及軟件至少一次，這也將有助于新產(chǎn)品達(dá)到其功能技術(shù)要求,，盡早投入市場(chǎng),。這些EMC技術(shù)應(yīng)視為公司竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)的一部分，有助于使企業(yè)獲得最大的商業(yè)利益,。    

1.1數(shù)字器件與EMC電路設(shè)計(jì)

1.1.1器件的選擇  

大部分?jǐn)?shù)字IC生產(chǎn)商都至少能生產(chǎn)某一系列輻射較低的器件,，同時(shí)也能生產(chǎn)幾種抗ESD的I/O芯片，有些廠商供應(yīng)EMC性能良好的VLSI（有些EMC微處理器比普通產(chǎn)品的輻射低40dB）,；大多數(shù)數(shù)字電路采用方波信號(hào)同步,，這將產(chǎn)生高次諧波分量,，如圖1示,。時(shí)鐘速率越高，邊沿越陡,，頻率和諧波的發(fā)射能力也越高。 因此,，在滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下,，盡量選擇低速時(shí)鐘,。在HC能用時(shí)絕不要使用AC,，CMOS4000能行就不要用HC。要選擇集成度高并有EMC特性的集成電路,，比如：

* 電源" title="電源">電源及地的引腳較近  

 * 多個(gè)電源及地線引腳  

 * 輸出電壓波動(dòng)性小  

 * 可控開(kāi)關(guān)速率  

 * 與傳輸線匹配的I/O電路   

* 差動(dòng)信號(hào)傳輸  

 * 地線反射較低  

 * 對(duì)ESD及其他干擾現(xiàn)象的抗擾性   

* 輸入電容" title="電容">電容小  

 * 輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)能力不超過(guò)實(shí)際應(yīng)用的要求   

* 電源瞬態(tài)電流低（有時(shí)也稱穿透電流）

這些參數(shù)的最大、最小值應(yīng)由其生產(chǎn)商一一指明,。由不同廠家生產(chǎn)的具有相同型號(hào)及指標(biāo)的器件可能有顯著不同的EMC特性,，這一點(diǎn)對(duì)于確保陸續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有穩(wěn)定的電磁兼容符合性是很重要的。

高技術(shù)集成電路的生產(chǎn)商可以提供詳盡的EMC設(shè)計(jì)說(shuō)明,，比如Intel的奔騰MMX芯片就是這樣。設(shè)計(jì)人員要了解這些并嚴(yán)格按要求去做,。詳盡的EMC設(shè)計(jì)建議表明：生產(chǎn)商關(guān)心的是用戶的真正需求,，這在選擇器件時(shí)是必須考慮的因素,。在早期設(shè)計(jì)階段，如果IC的EMC特性不清楚,，可以通過(guò)一簡(jiǎn)單功能電路（至少時(shí)鐘電路要工作）進(jìn)行各種EMC測(cè)試,，同時(shí)要盡量在高速數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)完成操作,。發(fā)射測(cè)試可方便地在一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行，將近場(chǎng)磁場(chǎng)探頭連接到頻譜分析儀（或?qū)拵静ㄆ鳎┥?，有些器件明顯地比其他一些器件噪聲小得多,，測(cè)試抗擾度時(shí)可采用同樣的探頭，并連到信號(hào)發(fā)生器的輸出端（連續(xù)射頻或瞬態(tài)）,。但如果探頭是儀器專配的（不只是簡(jiǎn)單的短路環(huán)或?qū)Ь€）,，首先要檢查其功率承受能力是否滿足要求,。測(cè)試時(shí)近場(chǎng)探頭需貼近器件或PCB板,，為了定位“關(guān)鍵探測(cè)點(diǎn)”和最大化探頭方向 ,， 應(yīng)首先在整個(gè)區(qū)域進(jìn)行水平及垂直掃描（使探頭在各個(gè)方向相互垂直）,，然后在信號(hào)最強(qiáng)的區(qū)域集中進(jìn)行掃描,。

1．電路設(shè)計(jì)及EMC器件選擇 

在新設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的開(kāi)始，正確選擇有源與無(wú)源器件及完善的電路設(shè)計(jì)技術(shù),，將有利于以最低的成本獲得EMC認(rèn)證,，減少產(chǎn)品因屏蔽和濾波所帶來(lái)的額外的成本,、體積和重量,。 這些技術(shù)也可以提高數(shù)字信號(hào)的完整性及模擬信號(hào)信噪比，可以減少重復(fù)使用硬件及軟件至少一次,，這也將有助于新產(chǎn)品達(dá)到其功能技術(shù)要求,，盡早投入市場(chǎng),。這些EMC技術(shù)應(yīng)視為公司竟?fàn)巸?yōu)勢(shì)的一部分,，有助于使企業(yè)獲得最大的商業(yè)利益,。    

1.1數(shù)字器件與EMC電路設(shè)計(jì)

1.1.1器件的選擇  

大部分?jǐn)?shù)字IC生產(chǎn)商都至少能生產(chǎn)某一系列輻射較低的器件，同時(shí)也能生產(chǎn)幾種抗ESD的I/O芯片,，有些廠商供應(yīng)EMC性能良好的VLSI（有些EMC微處理器比普通產(chǎn)品的輻射低40dB）；大多數(shù)數(shù)字電路采用方波信號(hào)同步,，這將產(chǎn)生高次諧波分量,，如圖1示,。時(shí)鐘速率越高,，邊沿越陡,，頻率和諧波的發(fā)射能力也越高。 因此,，在滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的前提下，盡量選擇低速時(shí)鐘,。在HC能用時(shí)絕不要使用AC,，CMOS4000能行就不要用HC,。要選擇集成度高并有EMC特性的集成電路,，比如：

* 電源及地的引腳較近  

 * 多個(gè)電源及地線引腳  

 * 輸出電壓波動(dòng)性小  

 * 可控開(kāi)關(guān)速率  

 * 與傳輸線匹配的I/O電路   

* 差動(dòng)信號(hào)傳輸  

 * 地線反射較低  

 * 對(duì)ESD及其他干擾現(xiàn)象的抗擾性   

* 輸入電容小  

 * 輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)能力不超過(guò)實(shí)際應(yīng)用的要求   

* 電源瞬態(tài)電流低（有時(shí)也稱穿透電流）

這些參數(shù)的最大,、最小值應(yīng)由其生產(chǎn)商一一指明,。由不同廠家生產(chǎn)的具有相同型號(hào)及指標(biāo)的器件可能有顯著不同的EMC特性,，這一點(diǎn)對(duì)于確保陸續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有穩(wěn)定的電磁兼容符合性是很重要的,。

高技術(shù)集成電路的生產(chǎn)商可以提供詳盡的EMC設(shè)計(jì)說(shuō)明,，比如Intel的奔騰MMX芯片就是這樣,。設(shè)計(jì)人員要了解這些并嚴(yán)格按要求去做。詳盡的EMC設(shè)計(jì)建議表明：生產(chǎn)商關(guān)心的是用戶的真正需求,，這在選擇器件時(shí)是必須考慮的因素,。在早期設(shè)計(jì)階段，如果IC的EMC特性不清楚,，可以通過(guò)一簡(jiǎn)單功能電路（至少時(shí)鐘電路要工作）進(jìn)行各種EMC測(cè)試,，同時(shí)要盡量在高速數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)完成操作。發(fā)射測(cè)試可方便地在一標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行,，將近場(chǎng)磁場(chǎng)探頭連接到頻譜分析儀（或?qū)拵静ㄆ鳎┥?，有些器件明顯地比其他一些器件噪聲小得多，測(cè)試抗擾度時(shí)可采用同樣的探頭,，并連到信號(hào)發(fā)生器的輸出端（連續(xù)射頻或瞬態(tài)）,。但如果探頭是儀器專配的（不只是簡(jiǎn)單的短路環(huán)或?qū)Ь€），首先要檢查其功率承受能力是否滿足要求,。測(cè)試時(shí)近場(chǎng)探頭需貼近器件或PCB板,，為了定位“關(guān)鍵探測(cè)點(diǎn)”和最大化探頭方向 ， 應(yīng)首先在整個(gè)區(qū)域進(jìn)行水平及垂直掃描（使探頭在各個(gè)方向相互垂直）,，然后在信號(hào)最強(qiáng)的區(qū)域集中進(jìn)行掃描,。

1.1.2 不宜采用IC 座

IC座對(duì)EMC 很不利，建議直接在PCB上焊接表貼芯片,，具有較短引線和體積較小的IC芯片則更好,， BGA及類似芯片封裝的IC在目前是最好的選擇。安裝在座（更糟的是,，插座本身有電池）上的可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）的發(fā)射及敏感特性經(jīng)常會(huì)使一個(gè)本來(lái)良好的設(shè)計(jì)變壞,。因此,，應(yīng)該采用直接焊接到電路板上的表貼可編程儲(chǔ)存器

帶有ZIF座和在處理器（能方便升級(jí)）上用彈簧安裝散熱片的母板，需要額外的濾波和屏蔽,，即使如此,，選擇內(nèi)部引線最短的表貼ZIF 座也是有好處的。

1.1.3電路技術(shù)

* 對(duì)輸入和按鍵采用電平檢測(cè)（而非邊沿檢測(cè)）  

 * 使用前沿速率盡可能慢且平滑的數(shù)字信號(hào)（不超過(guò)失真極限） 

  * 在PCB樣板上,，允許對(duì)信號(hào)邊沿速度或帶寬進(jìn)行控制（例如,，在驅(qū)動(dòng)端使用軟鐵氧體磁珠或串聯(lián)電阻）  

 * 降低負(fù)載電容，以使靠近輸出端的集電極開(kāi)路驅(qū)動(dòng)器便于上拉,，電阻值盡量大    * 處理器散熱片與芯片之間通過(guò)導(dǎo)熱材料隔離,，并在處理器周圍多點(diǎn)射頻接地。   

* 電源的高質(zhì)量射頻旁路（解耦）在每個(gè)電源管腳都是重要的,。   

* 高質(zhì)量電源監(jiān)視電路需對(duì)電源中斷,、跌落、浪涌和瞬態(tài)干擾有抵抗能力  

 * 需要一只高質(zhì)量的看門(mén)狗   

* 決不能在看門(mén)狗或電源監(jiān)視電路上使用可編程器件   

* 電源監(jiān)視電路及看門(mén)狗也需適當(dāng)?shù)碾娐泛蛙浖夹g(shù),，以使它們可以適應(yīng)大多數(shù)的不測(cè)情況,，這取決于產(chǎn)品的臨界狀態(tài)   

* 當(dāng)邏輯信號(hào)沿的上升/下降時(shí)間比信號(hào)在PCB走線中傳輸一個(gè)來(lái)回的時(shí)間短時(shí)，應(yīng)采用傳輸線技術(shù)：

 a ,、經(jīng)驗(yàn)：信號(hào)在每毫米軌線長(zhǎng)度中傳輸一個(gè)來(lái)回的時(shí)間等于36皮秒

 b ,、為了獲得最佳EMC特性，對(duì)于比a中經(jīng)驗(yàn)提示短得多的軌線,，使用傳輸線技術(shù)

有些數(shù)字IC產(chǎn)生高電平輻射,，常將其配套的小金屬盒焊接到PCB地線而取得屏蔽效果 。PCB上的屏蔽成本低,，但在需散熱和通風(fēng)良好的器件上并不適用,。

時(shí)鐘電路通常是最主要的發(fā)射源，其PCB軌線是最關(guān)鍵的一點(diǎn),，要作好元件的布局,，從而使時(shí)鐘走線最短，同時(shí)保證時(shí)鐘線在PCB的一面但不通過(guò)過(guò)孔,。當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘必須經(jīng)過(guò)一段長(zhǎng)長(zhǎng)的路徑到達(dá)許多負(fù)載時(shí),，可在負(fù)載旁邊安裝一時(shí)鐘緩沖器，這樣,，長(zhǎng)軌線（導(dǎo)線）中的電流就小很多了,。這里,，相對(duì)的失真并非重要。長(zhǎng)軌線中的時(shí)鐘沿應(yīng)盡量圓滑,，甚至可用正弦波,，然后由負(fù)載旁的時(shí)鐘緩沖器加以整形。

1.1.4擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘

所謂的“擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘”是一項(xiàng)能夠減小輻射測(cè)量值的新技術(shù),，但這并非真正減小了瞬時(shí)發(fā)射功率,，因此，對(duì)一些快速反應(yīng)設(shè)備仍可能產(chǎn)生同樣的干擾,。這種技術(shù)對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行1% ~ 2% 的調(diào)制,，從而擴(kuò)散諧波分量，這樣在CISPR16或FCC發(fā)射測(cè)試中的峰值較低,。所測(cè)的發(fā)射減小量取決于帶寬和測(cè)試接收機(jī)的積分時(shí)間常數(shù),，因此這有一點(diǎn)投機(jī)之嫌,，但該項(xiàng)技術(shù)已被FCC所接受,，并在美國(guó)和歐洲廣泛應(yīng)用。調(diào)制度要控制在音頻范圍內(nèi),，這樣才不會(huì)使時(shí)鐘信號(hào)失真,，圖2是一時(shí)鐘諧波發(fā)射改善的例子。擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘不能應(yīng)用于要求嚴(yán)格的時(shí)間通信網(wǎng)絡(luò)中,，比如以太網(wǎng),、光纖、FDD,、ATM,、SONET和ADSL。

絕大多數(shù)來(lái)自數(shù)字電路發(fā)射的問(wèn)題是由于同步時(shí)鐘信號(hào),。非同步邏輯（比如AMULET微處理器,，正由steve Furbe教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組在UMIST研制）將大大地降低發(fā)射量，同時(shí)也可獲得真正的擴(kuò)頻效果,，而不只是集中在時(shí)鐘諧波上產(chǎn)生發(fā)射,。 

1.2模擬器件和電路設(shè)計(jì)

1.2.1  選擇模擬器件

從EMC的角度選擇模擬器件不象選擇數(shù)字器件那樣直接，雖然同樣希望發(fā)射,、轉(zhuǎn)換速率,、電壓波動(dòng)、輸出驅(qū)動(dòng)能力要盡量小,，但對(duì)大多數(shù)有源模擬器件,，抗擾度是一個(gè)很重要的因素，所以確定明確的EMC訂購(gòu)特征相當(dāng)困難,。

來(lái)自不同廠商的同一型號(hào)及指標(biāo)的運(yùn)算放大器,，可以有明顯不同的EMC性能,，因此確保后續(xù)產(chǎn)品性能參數(shù)的一致性是十分重要的。敏感模擬器件的廠商提供EMC或電路設(shè)計(jì)上的信噪處理技巧或PCB布局,，這表明他們關(guān)心用戶的需求,，這有助于用戶在購(gòu)買時(shí)權(quán)衡利弊。

1.2.2  防止解調(diào)問(wèn)題

大多數(shù)模擬設(shè)備的抗擾度問(wèn)題是由射頻解調(diào)引起的,。運(yùn)放每個(gè)管腳都對(duì)射頻干擾十分敏感,，這與所使用的反饋線路無(wú)關(guān)（見(jiàn)圖3），所有半導(dǎo)體對(duì)射頻都有解調(diào)作用,，但在模擬電路上的問(wèn)題更嚴(yán)重,。即使低速運(yùn)放也能解調(diào)移動(dòng)電話頻率及其以上頻率的信號(hào)，圖4表明了實(shí)際產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果,。為了防止解調(diào),，模擬電路處于干擾環(huán)境中時(shí)需保持線性和穩(wěn)定，尤其是反饋回路,，更需在寬頻帶范圍內(nèi)處于線性及穩(wěn)定狀態(tài),，這就常常需要對(duì)容性負(fù)載進(jìn)行緩沖，同時(shí)用一個(gè)小串聯(lián)電阻（約為500）和一個(gè)大約5PF的積分反饋電容串聯(lián),。

進(jìn)行穩(wěn)定度及線性測(cè)試時(shí),，在輸入端注入小的但上升沿極陡 (<1ns) 的方波信號(hào)（也可以通過(guò)電容饋送到輸出端和電源端），方波的基頻必須在電路預(yù)期的頻帶內(nèi),，電路輸出應(yīng)用100MHz（至少）的示波器和探針進(jìn)行過(guò)沖擊和振鈴檢查,，對(duì)音頻或儀表電路也應(yīng)如此，對(duì)更高速模擬電路,，要選取頻帶更寬的示波器,，同時(shí)注意使用探頭的技巧

超過(guò)信號(hào)高度50%的過(guò)沖擊表明電路不穩(wěn)定，對(duì)過(guò)沖擊應(yīng)予以有效的衰減,，信號(hào)的任何長(zhǎng)久的振鈴（超過(guò)兩個(gè)周期）或突發(fā)振蕩表明其穩(wěn)定度不好,。

以上測(cè)試應(yīng)在輸入及輸出端均無(wú)濾波器的情況下進(jìn)行，也可以用掃頻代替方波,，頻譜分析儀代替示波器（更易看出共振頻率） 

  1.2.3其它模擬電路技術(shù)

獲得一穩(wěn)定且線性的電路后,，其所有聯(lián)線可能還需濾波，同一產(chǎn)品中的數(shù)字電路部分總會(huì)把噪聲感應(yīng)到內(nèi)部連線上,，外部連線則承受外界的電磁環(huán)境的騷擾,。濾波器將在后面介紹。

決不要試圖采用有源電路來(lái)濾波和抑制射頻帶寬以達(dá)到EMC要求,，只能使用無(wú)源濾波器（最好是RC型）,。在運(yùn)放電路中，只有在其開(kāi)環(huán)增益遠(yuǎn)大于閉環(huán)增益時(shí)的頻率范圍內(nèi),，積分反饋法才有效,，但在更高頻率,，它不能控制頻率響應(yīng)。

應(yīng)避免采用輸入,、輸出阻抗高的電路,，比較器必須具有遲滯特性（正反饋），以防止因?yàn)樵肼暫透蓴_而使輸出產(chǎn)生誤動(dòng)作,，還可防止靠近切換點(diǎn)處的振蕩 ,。不要使用比實(shí)際需要快得多的輸出轉(zhuǎn)換比較器，保持dv/dt在較低狀態(tài),。

對(duì)高頻模擬信號(hào)（例如射頻信號(hào)）,，傳輸線技術(shù)是必需的，取決于其長(zhǎng)度和通信的最高頻率,，甚至對(duì)低頻信號(hào),，如果對(duì)內(nèi)部聯(lián)接用傳輸線技術(shù)，其抗擾度也將有所改善,。有些模擬集成電路內(nèi)的電路對(duì)高場(chǎng)強(qiáng)極為敏感,，這時(shí)可用小金屬殼將其屏蔽起來(lái)（如果散熱允許），并將屏蔽盒焊接到PCB地線面上

與數(shù)字電路相同,，模擬器件也需要為電源提供高質(zhì)量的射頻旁路（去耦）,，但同時(shí)也需低頻電源旁路，因?yàn)槟M器件的電源噪聲抑制率（PSRR）對(duì)1kHz以上頻率是很微弱的,，對(duì)每個(gè)運(yùn)放、比較器或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的每個(gè)模擬電源引腳的RC或LC濾波都是必要的,，這些電源濾波器轉(zhuǎn)折頻率和過(guò)渡帶斜率應(yīng)補(bǔ)償器件PSRR的轉(zhuǎn)折頻率和斜率,，以在所關(guān)心的頻帶內(nèi)獲得期望的PSRR

一般的EMC設(shè)計(jì)指南中都很少涉及射頻設(shè)計(jì)，這是因?yàn)樯漕l設(shè)計(jì)者一般都很熟悉大多數(shù)連續(xù)的EMC現(xiàn)象,，然而需要注意的是,，本振和IF頻率一般都有較大的泄漏 ，所以需要著重屏蔽和濾波,。