EMI，即電磁干擾，是指任何可能引起電子設(shè)備性能降低或產(chǎn)生負(fù)面影響的電磁現(xiàn)象。EMI可以通過各種方式傳播，如電磁波、導(dǎo)線和電源線等。在電子設(shè)備密集的現(xiàn)代社會(huì)，EMI已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的問題。

EMI的來源可以分為兩類：自然干擾源和人為干擾源。自然干擾源主要包括雷電、靜電和核輻射等;而人為干擾源則包括各種電子設(shè)備、電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等。這些干擾源產(chǎn)生的電磁波會(huì)干擾電子設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失等嚴(yán)重后果。降低整個(gè)系統(tǒng)的EMI輻射?是指通過一系列技術(shù)和方法減少電子設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)，從而確保設(shè)備能夠在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作，并且不會(huì)對(duì)周圍的其他設(shè)備產(chǎn)生不良影響。電磁干擾(EMI)是指電子設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生或受到的不必要電磁信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)影響設(shè)備的正常功能，導(dǎo)致性能下降甚至系統(tǒng)失效。EMI可以通過空間輻射或?qū)Ь€傳導(dǎo)的方式影響其他設(shè)備，常見來源包括開關(guān)電源、無線通信設(shè)備(如手機(jī)、無線路由器)和電機(jī)等?12。

降低EMI輻射的方法

?屏蔽?：使用金屬外殼或其他屏蔽材料來阻斷電磁波的傳播，減少輻射干擾?13。

?濾波?：通過電容、電感等濾波元件濾除噪聲頻段，減少傳導(dǎo)干擾?13。

?接地?：良好的接地可以降低電位差，減少電磁干擾的影響?13。

?優(yōu)化電路板布局?：減少環(huán)路面積和信號(hào)交叉耦合，降低輻射?13。

?展頻時(shí)鐘(Spread Spectrum Clocking, SSCG)?：通過頻率調(diào)制將能量分散到寬頻帶范圍內(nèi)，降低峰值能量，減少電磁輻射?3。

?信號(hào)邊沿控制?：減少信號(hào)的快速變化，降低電磁輻射?3。

?增加電源和GND層?：在PCB設(shè)計(jì)中增加電源和地層的數(shù)量和面積，減少電磁干擾?3。

EMI會(huì)導(dǎo)致電路性能降低，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效。例如，高頻信號(hào)線、集成電路的引腳和接插件等可能成為輻射干擾源，影響其他系統(tǒng)或本系統(tǒng)內(nèi)其他子系統(tǒng)的正常工作?4。此外，EMI還會(huì)影響信號(hào)的建立、保持時(shí)間和時(shí)鐘抖動(dòng)等要素，進(jìn)一步影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性?3。

電弧放電(有時(shí)稱為電弧放電或電弧)是電流特性，其中電流可以流過空氣或其他通常不導(dǎo)電的材料。你可能已經(jīng)看到兩根電線之間或或有軌電車的電源軌上產(chǎn)生電弧的情況。這跟電火花是不一樣的，因?yàn)殡娀∈沁B續(xù)的，雖然它們看起來確實(shí)相似。 雖然電弧可用于和照明，但在某些情況下它可能是EMI的來源。在直流電動(dòng)機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子繞組中電流的周期性中斷，電弧可能是常見的。這種非常高頻的光譜內(nèi)容，可以表現(xiàn)為疊加在其他信號(hào)上的寬帶噪聲，而直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)為共模電流提供了路徑。 輻射和傳導(dǎo)發(fā)射的另一個(gè)來源可能來自驅(qū)動(dòng)電路。

理想情況下，典型的H橋電路應(yīng)為電機(jī)提供恒定電流，但由于驅(qū)動(dòng)電路中電流的快速和頻繁切換，該電流具有快速上升時(shí)間尖峰。另一個(gè)重要問題是通常電機(jī)離驅(qū)動(dòng)器很遠(yuǎn)，這會(huì)在電機(jī)引線和設(shè)備框架之間產(chǎn)生相當(dāng)大的環(huán)路面積。輻射電位是環(huán)路面積的直接函數(shù);環(huán)越大，EMI噪聲越大。

降低EMI的方法有很多，包括：機(jī)殼接地、降低輻射和傳導(dǎo)噪聲、降低共模電流、、濾波、隔離、鐵氧體磁環(huán)、信號(hào)邊沿控制以及在PCB中增加電源和GND層等等。在應(yīng)用中可以靈活使用以上方法，其中是相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)械學(xué)方法，成本較高，不適用于手持和便攜式設(shè)備;濾波和信號(hào)邊沿控制對(duì)于低頻信號(hào)有效，不適合當(dāng)前廣泛應(yīng)用的高速信號(hào)。

另外，使用EMI/RFI濾波器這些被動(dòng)元器件，會(huì)增加成本。降低EMI的一個(gè)重要途徑是設(shè)計(jì)PCB接地層。步是使PCB電路板總面積內(nèi)的接地面積盡可能大，這樣可以減少發(fā)射、串?dāng)_和噪聲。將每個(gè)元器件連接到接地點(diǎn)或接地層時(shí)必須特別小心，如果不這樣做，就不能充分利用可靠的接地層的中和效果。 一個(gè)特別復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)有幾個(gè)穩(wěn)定的電壓。理想情況下，每個(gè)參考電壓都有自己對(duì)應(yīng)的接地層。但是，如果接地層太多會(huì)增加PCB的制造成本，使過高。折中的辦法是在三到五個(gè)不同的位置分別使用接地層，每一個(gè)接地層可包含多個(gè)接地部分。這樣不僅控制了電路板的制造成本，同時(shí)也降低了EMI和EMC。 如果想使EMC小，低阻抗接地系統(tǒng)十分重要。

在多層PCB中，有一個(gè)可靠的接地層，而不是一個(gè)銅平衡塊(copper thieving)或散亂的接地層，因?yàn)樗哂械妥杩?，可提供電流通路，是佳的反向信?hào)源。 為解決多層PCB中的EMC問題，有一個(gè)可靠的接地層，而不是銅平衡塊(copper thieving)或散亂的接地層 信號(hào)返回地面的時(shí)長(zhǎng)也非常重要。信號(hào)往返于信號(hào)源的時(shí)間必須相當(dāng)，否則會(huì)產(chǎn)生類似天線的現(xiàn)象，使輻射的能量成為EMI的一部分。同樣，向/從信號(hào)源傳輸電流的走線應(yīng)盡可能短，如果源路徑和返回路徑的長(zhǎng)度不相等，則會(huì)產(chǎn)生接地反彈，這也會(huì)產(chǎn)生EMI。為了避免EMI對(duì)電子設(shè)備的影響，可以從以下幾個(gè)方面入手：

1. 合理布局和設(shè)計(jì)電子設(shè)備：在設(shè)計(jì)和布局電子設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡可能地減小電磁輻射和耦合效應(yīng)。例如，可以將敏感元件和干擾源分開，并采用適當(dāng)?shù)钠帘未胧?

2. 選用低EMI的電子元件：選用低EMI的電子元件可以有效降低電子設(shè)備的輻射和敏感性。例如，可以選擇低噪聲放大器、低電感線圈和低電容電感等元件。

3. 增加濾波器：濾波器可以有效地抑制EMI的傳播。在電路中增加適當(dāng)?shù)臑V波器，可以減小電磁波的傳播和干擾。

4. 接地和屏蔽：接地和屏蔽是常用的兩種減小EMI的方法。通過將電子設(shè)備的地線連接到一個(gè)低阻抗的接地極上，可以減小地線上的噪聲電流;而采用適當(dāng)?shù)钠帘尾牧蠈?duì)電子設(shè)備進(jìn)行屏蔽，可以減小電磁波的傳播和干擾。

5. 軟件濾波：對(duì)于一些高敏感度的電子設(shè)備，可以采用軟件濾波的方法來減小EMI的影響。通過在軟件中對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波處理，可以有效地減小噪聲和干擾。