電磁干擾，簡稱EMI(Electromagnetic Interference)，是指電磁場在空間中傳播時，對周圍電子設備產生的非預期影響。這種影響可能源于自然界的雷電、宇宙射線，也可能來自人工設備如電力線、電機、無線電發(fā)射器等。電磁干擾主要分為傳導干擾和輻射干擾兩類。傳導干擾通過導線等物理媒介傳播，而輻射干擾則通過空間以電磁波的形式傳播。

電磁干擾(Electromagnetic Interference，簡稱EMI)，是由電磁波與電子元件相互作用引發(fā)的一種干擾現象。這種干擾現象主要分為兩種類型：傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指，通過導電介質，一個電網絡上的信號被耦合(即干擾)到另一個電網絡中。而輻射干擾則是指，干擾源通過空間傳播，將其信號耦合(同樣產生干擾)到另一個電網絡中。在高速電路板(PCB)及系統(tǒng)設計里，高頻信號線、集成電路的引腳以及各類接插件等，都可能具備天線特性，成為輻射干擾源，它們能發(fā)射電磁波并干擾其他系統(tǒng)或同一系統(tǒng)內其他部分的正常運作。

?提高抗干擾能力和電磁兼容性?可以通過以下幾種方法實現：

?電磁兼容性設計優(yōu)化?：

?合理布線?：合理布置電纜和信號線，盡量減少與高功率電源線或其他干擾源共用走線，以降低信號線的干擾。將編碼器信號線與其他信號線分開布置，避免相互干擾?1。

?屏蔽措施?：對編碼器信號線進行屏蔽處理，使用屏蔽電纜或在信號線外加一層屏蔽層，以隔離電磁干擾。屏蔽層可以是金屬覆蓋層或金屬網，能夠抵擋外部電磁場的干擾?。

?濾波處理?：在編碼器的前端或后端增加濾波器，如低通濾波器或帶通濾波器，以濾除高頻電磁波，保持編碼器信號的純凈?。

?電源穩(wěn)定確保?：

?使用穩(wěn)壓電源?：為編碼器提供穩(wěn)定的電源，減少電源波動對編碼器信號的影響?1。

?隔離電源?：采用DC/DC隔離電源，切斷編碼器與供電電源系統(tǒng)之間的直接電氣連接，降低電源干擾?。

?編碼器選擇與安裝優(yōu)化?：

?選擇抗干擾性能好的編碼器?：在購買編碼器時，選擇具備抗電磁干擾能力強的產品，以提高其抗干擾性能?。

?編碼器安裝的絕緣隔離?：在有大型電機和變頻器的場合下，編碼器外殼(包括編碼器的轉軸)要與電機外殼絕緣隔離，以防止電機外殼“交流漏電”對編碼器產生干擾?。

?信號傳輸與處理優(yōu)化?：

?光電耦合器隔離?：在增量信號接收單元電路中，使用光電耦合器進行隔離，切斷輸入通道、輸出通道以及控制系統(tǒng)與伺服電機之間的通信，從而抑制干擾?1。

?反向通道設置?：為了提高信號的傳輸距離和抗干擾能力，編碼器可以選擇具有反相通道的輸出信號，使干擾源對編碼器正反相信號的干擾作用相當，從而在接收設備中抵消干擾?1。

?機械與環(huán)境因素控制?：

?減震措施?：在伺服電機和編碼器之間增加減震措施，如使用減震墊或減震器，以降低機械振動對編碼器的干擾?。

?濕度與溫度控制?：保持伺服系統(tǒng)工作環(huán)境的濕度和溫度穩(wěn)定，以減少環(huán)境因素對編碼器性能的影響?。

?軟件抗干擾技術?：

?數字濾波?：通過軟件實現數字濾波算法，對編碼器信號進行預處理，去除干擾成分?。

一、下面的一些系統(tǒng)要特別注意抗電磁干擾：

1、微控制器時鐘頻率特別高，總線周期特別快的系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)含有大功率，大電流驅動電路，如產生火花的繼電器，大電流開關等。

3、含微弱模擬信號電路以及高精度A/D變換電路的系統(tǒng)。

二、為增加系統(tǒng)的抗電磁干擾能力采取如下措施：

1、選用頻率低的微控制器：

選用外時鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統(tǒng)的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度，比基波小，但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產生的最有影響的高頻噪聲大約是時鐘頻率的3倍。

2、減小信號傳輸中的畸變

微控制器主要采用高速CMOS技術制造。信號輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當高，高速CMOS電路的輸出端都有相當的帶載能力，即相當大的輸出值，將一個門的輸出端通過一段很長線引到輸入阻抗相當高的輸入端，反射問題就很嚴重，它會引起信號畸變，增加系統(tǒng)噪聲。當Tpd>Tr時，就成了一個傳輸線問題，必須考慮信號反射，阻抗匹配等問題。

信號在印制板上的延遲時間與引線的特性阻抗有關，即與印制線路板材料的介電常數有關?？梢源致缘卣J為，信號在印制板引線的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構成的系統(tǒng)中常用邏輯電話元件的Tr(標準延遲時間)為3到18ns之間。

在印制線路板上，信號通過一個7W的電阻和一段25cm長的引線，線上延遲時間大致在4~20ns之間。也就是說，信號在印刷線路上的引線越短越好，最長不宜超過25cm。而且過孔數目也應盡量少，最好不多于2個。

當信號的上升時間快于信號延遲時間，就要按照快電子學處理。此時要考慮傳輸線的阻抗匹配，對于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號傳輸，要避免出現Td>Trd的情況，印刷線路板越大系統(tǒng)的速度就越不能太快。

提升電磁兼容性能的方法有以下幾種：

設計屏蔽和絕緣：通過在電子設備或線路中添加屏蔽和絕緣材料，可以減少電磁輻射和敏感性。

地線和接地設計：良好的地線和接地系統(tǒng)可以有效地降低電磁噪聲和提高抗干擾能力。

濾波器：使用電源濾波器、信號濾波器和濾波電容等，可以濾除高頻噪聲和電磁干擾，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

電磁屏蔽：對敏感設備進行電磁屏蔽，阻隔外部電磁場的入侵，減少電磁輻射和敏感性。

良好的布局和布線：合理布置電路板和線束，避免干擾源和受干擾設備之間的相互干擾。

地址信號處理：采用差分信號傳輸、編碼和解碼技術，可以減小信號干擾和提高抗干擾能力。

標準合規(guī)測試：遵循電磁兼容性標準和規(guī)范進行測試和驗證，確保產品符合相關法規(guī)要求。

抗干擾措施：如使用屏蔽罩、濾波器、電磁隔離器等來隔離和抵御外部電磁場的干擾。

優(yōu)化電路設計：優(yōu)化電路結構和信號傳輸路徑，降低電磁噪聲產生和傳播。

系統(tǒng)綜合設計：在系統(tǒng)設計階段考慮電磁兼容性需求，合理選擇器件和材料，減少潛在的干擾和敏感性。

如何有效提升電路板的電磁兼容性

實施恰當的布線方針

采取平行布線有助于降低導線電感，但需注意，這樣會增大導線間的互感和分布電容。若布局條件允許，推薦使用井字形網狀布線結構，即一面印制電路板橫向布線，另一面則縱向布線，如下例所示：

合理選擇導線寬度

由于印制導線上的瞬時電流會產生沖擊干擾，而這種干擾主要由電感成分引起，因此，減小電感量是關鍵。導線電感量與長度正相關，與寬度負相關，所以選擇短而粗的導線有助于抑制干擾。特別是對于時鐘引線、行驅動器或總線驅動器的信號線，它們常常承載大瞬變電流，因此，應盡可能縮短這些印制導線的長度。在常見分立元件電路中，導線寬度約為5mm即可滿足需求;而對于集成電路，導線寬度可在2至0mm的范圍內選擇。

避免過長的平行走線

為了減少印制電路板導線間的串擾，設計時應盡量避免過長的平行走線，并盡量增大線與線之間的距離。同時，信號線應避免與地線和電源線交叉。在某些對干擾特別敏感的信號線之間，加入一根接地的印制線，可以有效地抑制串擾現象。

抑制反射干擾

為了減少印制線條終端的反射干擾，應盡量縮短印制線的長度，并采用慢速電路設計。若有必要，可添加終端匹配電阻來進一步優(yōu)化。

優(yōu)化布線設計以減少高頻信號電磁輻射

在印制電路板布線時，為降低高頻信號通過印制導線產生的電磁輻射，需注意以下幾點：

(1)盡量降低印制導線的不連續(xù)性，例如避免導線的銳角拐角和環(huán)狀走線。

(2)時鐘信號引線容易產生電磁輻射干擾，因此走線時應緊貼地線回路，并與驅動器緊密相連。

(3)總線驅動器應緊靠其驅動的總線，同時確保離開印制電路板的引線與驅動器緊密相連。

(4)數據總線的布線應采用每兩根信號線間夾一根信號地線的方式，并盡可能將地回路緊貼在不重要的地址引線旁，因為這些引線常攜帶高頻電流。

應用差分信號線布線策略

差分信號線布線時，信號對之間的緊密耦合會減小電磁干擾(EMI)發(fā)射。由于差分信號通常是高速信號，因此高速設計規(guī)則同樣適用于其布線，特別是在設計信號線時需格外注意。