EMC知識經典問答

1、為什么要對產品做電磁兼容設計？

答：電磁兼容滿足產品功能要求、減少調試時間，使產品滿足電磁兼容標準的要求，使產品不會對系統中的其它設備產生電磁干擾。

2、對產品做電磁兼容設計可以從哪幾個方面進行？

答：電路設計（包括器件選擇）、軟件設計、線路板設計、屏蔽結構、信號線/電源線濾波、電路的接地方式設計。

3、在電磁兼容領域，為什么總是用分貝（dB）的單位描述？

答：因為要描述的幅度和頻率范圍都很寬，在圖形上用對數坐標更容易表示，而dB 就是用對數表示時的單位。

4、關于EMC，我了解的不多，但是現在電路設計中數據傳輸的速率越來越快，我在制作PCB板的時候，也遇到了一些PCB的EMC問題，但是覺得太淺。我想好好在這方面學習學習，并不是隨大流，大家學什么我就學什么，是自己真的覺得EMC在今后的電路設計中的重要性越來越大，就像我在前面說的，自己了解不深，不知道怎么入手，想問問，要在EMC方面做的比較出色，需要有哪些基礎知識，應該學習哪些基礎課程。如何學習才是一條比較好的道路，我知道任何一門學問學好都不容易，也不曾想過短期內把他搞通，只是希望給點建議，盡量少走一些彎路。

答：關于EMC需要首先了解一下EMC方面的標準，如EN55022(GB9254)，EN55024，以及簡單測試原理，另外需要了解EMI元器件的使用，如電容，磁珠，差模電感，共模電感等，在PCB層面需要了解PCB的布局、層疊結構、高速布線對EMC的影響以及一些規則。還有一點就是對出現EMC問題需要掌握一些分析與解決思路。這些今后是作為一個硬件人員必須掌握的基本知識！

5、電磁兼容設計基本原則

答：電子線路設計準則電子線路設計者往往只考慮產品的功能，而沒有將功能和電磁兼容性綜合考慮，因此產品在完成其功能的同時，也產生了大量的功能性騷擾及其它騷擾。

而且，不能滿足敏感度要求。電子線路的電磁兼容性設計應從以下幾方面考慮：

元件選擇在大多數情況下，電路的基本元件滿足電磁特性的程度將決定著功能單元和最后的設備滿足電磁兼容性的程度。選擇合適的電磁元件的主要準則包括帶外特性和電路裝配技術。

因為是否能實現電磁兼容性往往是由遠離基頻的元件響應特性來決定的。而在許多情況下，電路裝配又決定著帶外響應（例如引線長度）和不同電路元件之間互相耦合的程度。具體規則是：

① 在高頻時，和引線型電容器相比，應優先選用引線電感小的穿心電容器或支座電容器來濾波。

② 在必須使用引線式電容時，應考慮引線電感對濾波效率的影響。

③ 鋁電解電容器可能發生幾微秒的暫時性介質擊穿，因而在紋波很大或有瞬變電壓的電路里，應該使用固體電容器。

④ 使用寄生電感和電容量小的電阻器。片狀電阻器可用于超高頻段。

⑤ 大電感寄生電容大，為了提高低頻部分的插損，不要使用單節濾波器，而應該使用若干小電感組成的多節濾波器。

⑥ 使用磁芯電感要注意飽和特性，特別要注意高電平脈沖會降低磁芯電感的電感量和在濾波器電路中的插入損耗。

⑦ 盡量使用屏蔽的繼電器并使屏蔽殼體接地。

⑧ 選用有效地屏蔽、隔離的輸入變壓器。

⑨ 用于敏感電路的電源變壓器應該有靜電屏蔽，屏蔽殼體和變壓器殼體都應接地。

⑩ 設備內部的互連信號線必須使用屏蔽線，以防它們之間的騷擾耦合。

? 為使每個屏蔽體都與各自的插針相連，應選用插針足夠多的插頭座。

6、GPS電磁干擾現象表現：尤其是GPS應用在PMP這種產品，功能是MP4、MP3、FM調頻+GPS導航功能的手持車載兩用的GPS終端產品，一定得有一個內置GPS Antenna，這樣GPS Antenna與GPS終端產品上的MCU、SDROM、晶振等元器件很容易產生EMI/EMC電磁干擾，致使GPS Antenna的收星能力下降很多，幾乎沒辦法正常定位。采取什么樣的辦法可以解決這樣的EMI/EMC電磁干擾？

答：可以在上面加上ESD Filter，既有防靜電又能抗電磁干擾。我們的手機客戶帶GPS功能的就用的這個方法。做這些的廠家有泰克（瑞侃），佳邦，韓國ICT等等很多。

7、最近正想搞個0--150M，增益不小于80 DB的寬帶放大器，!請問在EMC方面應該注意什么問題呢?

答①：寬帶放大器設計時特別要注意低噪聲問題，比如要電源供給必須足夠穩定等。

答②：⑴ 注意輸入和輸出的阻抗匹配問題，比如共基輸入射隨輸出等

⑵ 各級的去偶問題，包括高頻和低頻紋波等

⑶ 深度負反饋，以及防止自激振蕩和環回自激等

⑷ 帶通濾波器的設計問題

答③：實在不好回答，看不到實際的設計，一切建議還是老生常談：注意EMC的三要素，注意傳導和輻射路徑，注意電源分配和地彈噪聲。

150MHz是模擬信號帶寬，數字信號的上升沿多快呢？如果轉折頻率也在150MHz以下，個人認為，傳導耦合，電源平面輻射將是主要考慮的因素，先做好電源的分配，分割和去耦電路吧。

80dB，增益夠高的，做好前極小信號及其參考電源和地的隔離保護，盡量降低這個部分的電源阻抗。

8、求教小功率直流永磁電機設計中EMC的方法和事項。生產了一款90W的直流永磁電機(110~120V，轉速2000/分鐘)EMC一直超標，生產后先把16槽改24槽，又做了軸絕緣，未能達標!現在又要設計生產125W的電機，如何處理？

答：直流永磁電機設計中EMC問題，主要由于電機轉動中產生反電動勢和換相時引起的打火。具體分析，可以使用RMxpert來設計優化電機參數，Maxwell2D來仿真EMI實際輻射。

9、我們現在測量PCB電磁輻射很麻煩，采用的是頻譜儀加自制的近場探頭，先不說精度的問題，光是遇到大電壓的點都很頭疼，生怕頻譜儀受損。不知能否通過仿真的方法解決。

答：首先，EMI的測試包括近場探頭和遠場的輻射測試，任何仿真工具都不可能替代實際的測試；其次，Ansys的PCB單板噪聲和輻射仿真工具SIwave和任意三維結構的高頻結構仿真器HFSS分別可以仿真單板和系統的近場和遠場輻射，以及在有限屏蔽環境下的EMI輻射。

 仿真的有效性，取決于你對自己設計的EMI問題的考慮以及相應的軟件設置。

例如：單板上差模還是共模輻射，電流源還是電壓源輻射等等。就我們的一些實踐和經驗，絕大多數的EMI問題都可以通過仿真分析解決，而且與實際測試比較，效果非常好。

10、聽說Ansys的EMC工具一般仿真1GHz以上頻率的，我們板上頻率最高的時鐘線是主芯片到SDRAM的只有133MHz，其余大部分的頻率都是KHz級別的。我們主要用ADS/Hyperlynx做的SI/PI設計，操作比較簡單，但是現在整板的EMC依舊超標，影響畫面質量。另外，你們的工具和Mentor PADS有接口嗎？

答：Ansys的工具可以仿真從直流到幾十GHz以上頻率的信號，只是相對其它工具而言，1GHz以上的有損傳輸線模型更加精確。據我所知，ADS/HyperLynx主要是做SI和crosstalk的仿真，以及一點單根信號線的EMI輻射分析，目前還沒有

PI分析的功能。影響單板的EMC的原因很多，解決信號完整性和串擾只是解決EMC的其中一方面，電源平面的噪聲，去耦策略，屏蔽方式，電流分布路徑等都會影響到EMC指標。

這些都可以再Ansys的SIwave工具中，通過仿真進行考察。補充說明，Ansys的工具與Mentor PADS有接口。

11、EMI的問題和信號完整性的問題，是相互關聯的，如何在定義標準的過程中，平衡兩者?

答：信號完整性和EMC雖然關系很強，但是信號完整性一直都沒有特別強制的標準發布。至于信號完整性和EMI兩者如何平衡，這不是測試規范的事，如果要達到二者平衡，最好在滿足信號完整性的要求下降低信號上升和下降沿。

12、PCB設計中如何盡可能的達到EMC要求，又不致造成太大的成本壓力？

答：PCB板上會因EMC而增加的成本通常是因增加地層數目以增強屏蔽效應及增加了ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。

除此之外，通常還是需搭配其它機構上的屏蔽結構才能使整個系統通過EMC的要求。以下僅就PCB板的設計技巧提供幾個降低電路產生的電磁輻射效應。

幾個降低電路產生的電磁輻射效應

① 盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產生的高頻成分。

② 注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。

③ 注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。

④ 在各器件的電源管腳放置足夠與適當的去耦合電容以緩和電源層和地層上的噪聲。特別注意電容的頻率響應與溫度的特性是否符合設計所需。

⑤ 對外的連接器附近的地可與地層做適當分割，并將連接器的地就近接到chassis ground。

⑥ 可適當運用ground guard/shunt traces在一些特別高速的信號旁。但要注意guard/shunt traces對走線特性阻抗的影響。

⑦ 電源層比地層內縮20H，H為電源層與地層之間的距離。

13、在高速PCB設計時，設計者應該從哪些方面去考慮EMC、EMI的規則呢？

答：一般EMI/EMC設計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz)。

 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分.一個好的EMI/EMC設計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置， PCB迭層的安排， 重要聯機的走法， 器件的選擇等， 如果這些沒有事前有較佳的安排， 事后解決則會事倍功半， 增加成本.。

例如時鐘產生器的位置盡量不要靠近對外的連接器， 高速信號盡量走內層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續以減少反射， 器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分， 選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應是否符合需求以降低電源層噪聲。

另外， 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance盡量小)以減少輻射. 還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后， 適當的選擇PCB與外殼的接地點(chassis ground)。

14、PCB設計時，怎樣通過安排疊層來減少EMI問題？

答：首先，EMI要從系統考慮，單憑PCB無法解決問題。層疊對EMI來講，我認為主要是提供信號最短回流路徑，減小耦合面積，抑制差模干擾。另外地層與電源層緊耦合，適當比電源層外延，對抑制共模干擾有好處。

15、安規問題：FCC、EMC的具體含義是什么？

答：FCC: federal communication commission 美國通信委員會；EMC: electro megnetic compatibility 電磁兼容。FCC是個標準組織，EMC是一個標準。標準頒布都有相應的原因，標準和測試方法。

16、在EMC測試中發現時鐘信號的諧波超標十分嚴重，只是在電源引腳上連接去耦電容。在PCB設計中需要注意哪些方面以抑止電磁輻射呢？

答：EMC三要素為輻射源、傳播途徑和受害體。傳播途徑分為空間輻射傳播和電纜傳導。所以要抑制諧波，首先看看它傳播的途徑。電源去耦是解決傳導方式傳播，此外，必要的匹配和屏蔽也是需要的。

17、在PCB設計中，通常將地線又分為保護地和信號地；電源地又分為數字地和模擬地，為什么要對地線進行劃分？

答：劃分地的目的主要是出于EMC的考慮，擔心數字部分電源和地上的噪聲會對其它信號，特別是模擬信號通過傳導途徑有干擾。

至于信號和保護地的劃分，是因為EMC中ESD靜放電的考慮，類似于我們生活中避雷針接地的作用。無論怎樣分，最終的大地只有一個。只是噪聲泄放途徑不同而已。

18、PCB設計中，在布時鐘時，有必要兩邊加地線屏蔽嗎？

答：是否加屏蔽地線要根據板上的串擾/EMI情況來決定，而且如對屏蔽地線的處理不好，有可能反而會使情況更糟。

19、我做了個TFT LCD的顯示屏，別人在做EMC測試時，干擾信號通過空間傳導過來，導致屏幕顯示的圖象會晃動，幅度挺大的。誰能指點下，要怎么處理！是在幾股信號線上加干擾脈沖群，具體是叫什么名字我也不太清楚，干擾信號通過信號線輻射出來的。

答：如果是單獨的LCD，EMC測試中的脈沖群試驗幾乎是過不去的，特別是用耦合鉗的時候，會夠你受的了。如果是儀器中用到了LCD，就不難解決了，例如信號線的退耦處理，導電膏適當減小LCD入口的阻抗，屏表面加屏蔽導電絲網等。

20、前段時間EMC測試，GSM固定無線電話在100MHz-300MHz之間有輻射雜散現象。之后，公司寄給我兩部噴有靜電漆的屏蔽外殼話機，實驗室不準換整部話機，我就把噴有鐵磁性材料的靜電漆的外殼換到了要修改測試的話機上。測試結果顯示以前的雜散現象沒有了，但是主頻出現了問題，話機工作的主頻是902MHz，但在905-910MHz之間又出現了幾個頻率，基本情況就是這樣。修改過程中，我只換了外殼，電路板和其他硬件都沒有做任何修改 。

答：話機種類可以理解為：無線手機、無繩電話等等。需要明確一下：話機的類型、主機工作頻率范圍以及機殼靜電噴涂材料的類型：如鐵磁類或非鐵磁類導電材料以及導電率等 。

21、最近在寫一個2KW的吸塵器軟件，功能是實現了，但過不了EMC。請指點下，軟件上面采用哪種算法，可以過EMC! 功能簡述如下：

①軟起動和軟調速功能。(所謂軟起動也就是電機慢慢的加速，速度不會突變)

②可以調節電機的轉速。

③是用可控硅控制電機的?？刂品绞绞菍φ也〝夭?。

在硬件方面，電路很簡單，硬件處理EMC就只一個0.1uF的安規電容。

答：和硬件方面溝通，可能要多下功夫，單純軟件很難解決。

22、電磁兼容的一些基本問題：認證中經常遇到的一些EMC問題。

答：下面是總結出來的一些針對于電子產品中的部分問題。

一般電子產品都最容易出的問題有：RE--輻射，CE--傳導，ESD--靜電。

通訊類電子產品不光包括以上三項：RE，CE，ESD，還有Surge--浪涌（雷擊，打雷）

醫療器械最容易出現的問題是：ESD--靜電，EFT--瞬態脈沖抗干擾，CS--傳導抗干擾，RS--輻射抗干擾

針對于北方干燥地區，產品的ESD--靜電要求要很高。

針對于像四川和一些西南多雷地區，EFT防雷要求要很高。

23、請問那位大俠做過V.35、E1、G.703（6?K）、繼電器接口的EMC設計？能否給點建議？

主要要過下面幾個標準：

GB/T 17626.12（IEC61000-4-12）電磁兼容試驗和測量技術 振蕩波抗干擾度試驗

GB/T17626.2（IEC61000-4-2）電磁兼容試驗和測量技術 靜電放電抗干擾度試驗

GB/T 17626.3（IEC61000-4-3）電磁兼容試驗和測量技術 射頻電磁場輻射抗干擾度測試

GB/T 17626.4（IEC61000-4-4）電磁兼容試驗和測量技術 電快速瞬變脈沖群抗干擾度試驗

GB/T 17626.5（IEC61000-4-5）電磁兼容試驗和測量技術 浪涌沖擊抗干擾度試驗GB/T 17626.6（IEC61000-4-6）電磁兼容試驗和測量技術 射頻場感應的傳導騷擾抗干擾度

答：這些標準都是EMC測試的一些基礎標準，還需要結合你的產品確定具體指標。你的這些接口是通信接口，一般有標準電路。

當單板原理圖濾波設計、PCB的正確布局布線設計的時候，一般都可以通過測試，其他情況下需要增加EMC濾波、瞬態抑制器件，這需要結合具體接口分析。

24、測量人體的生物磁信息是一種新的醫療診斷方法，這種生物磁的測量必須在磁場屏蔽室中進行， 這個屏蔽室必須能屏蔽從靜磁場到1GHz 的交變電磁場，請提出這個屏蔽室的 設計方案。

答：首先考慮屏蔽材料的選擇問題，由于要屏蔽頻率很低的磁場，因此要使用高導磁率的材料，比如坡莫合金。由于坡莫合金經過加工后，導磁率會降低，必須進行熱處理。

因此，屏蔽室要做成拼裝式的，由板材拼裝而成。事先將各塊板材按照設計加工好，然后進行熱處理，運輸到現場，十分小心地進行安裝。每塊板材的結合處要重疊起來，以便形成連續的磁通路。

這樣構成的屏蔽室能夠對低頻磁場有較好的屏蔽效能，但縫隙會產生高頻泄漏。為了彌補這個不足，在坡莫合金屏蔽室的外層用鋁板焊接成第二層屏蔽，對高頻電磁場起到屏蔽作用。