如何輕松拿捏EMC？

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) M  X4 E5 X. @: |$ {; K01、emc簡(jiǎn)介電磁兼容（Electro Magnetic Compatibility），在國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC對(duì)電磁兼容的定義為：系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時(shí)不會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。EMC包括EMI(電磁干擾)及EMS(電磁耐受性)兩部分：（1）EMI電磁干擾，乃為機(jī)器本身在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中所產(chǎn)生不利于其它系統(tǒng)的電磁噪聲（如打呼嚕太大，影響周圍人睡覺(jué)）；（2）EMS乃指機(jī)器在執(zhí)行應(yīng)有功能的過(guò)程中不受周圍電磁環(huán)境影響的能力。
9 a" {) [0 c4 l8 H$ `- x* u5 \+ Y02、電子產(chǎn)品為什么要考慮EMC？舉個(gè)網(wǎng)上的案例：1967年，火箭飛行控制計(jì)算機(jī)，發(fā)射時(shí)需要考慮冷卻方案，早期都是冷卻液循環(huán)，冷卻液在流動(dòng)制冷時(shí)，會(huì)存在靜電積累（液體流動(dòng)摩擦），到一定程度沒(méi)有泄放通路，遇到金屬就會(huì)產(chǎn)生擊穿放電。設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)絕緣氣隙距離假如是10cm，但火箭到26KM的高空，接近真空時(shí)，環(huán)境和氣壓不一樣，絕緣氣隙距離縮短，導(dǎo)致故障�？梢�(jiàn)EMC問(wèn)題關(guān)系著我們產(chǎn)品的可靠性，產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)，涉及生命安全的產(chǎn)品，需要高度重視。進(jìn)一步總結(jié)產(chǎn)品MEC需要考慮：（1）市場(chǎng)準(zhǔn)入和國(guó)家法規(guī)的要求：技術(shù)的貿(mào)易壁壘；（2）特殊行業(yè)的準(zhǔn)入要求：軍工、鐵路、汽車等行業(yè)準(zhǔn)入要求；（3）零部件電磁兼容需求，產(chǎn)品本身EMC性能需求；（4）可靠性要求，電磁兼容做好，為市場(chǎng)應(yīng)用的可靠性做保障，需要考慮各種極端工況；（5）特殊應(yīng)用，如EMC的信息安全：無(wú)線電信息截取、433傳統(tǒng)汽車無(wú)線鑰匙干擾等；
3 |1 ~- a, U5 R5 ~& J0 d. K03、EMC三要素EMC問(wèn)題，我們可以用電路模型來(lái)建立EMC問(wèn)題模型和給出解決方案。首先介紹下EMC的三要求：干擾源、傳播路徑、敏感源，其中干擾路徑是最不容易判斷的，干擾源和敏感設(shè)備可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)做一些識(shí)別。
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舉個(gè)案例幫助我們更好的理解三要素：如電吹風(fēng)使用時(shí)，電視機(jī)出現(xiàn)雪花屏（1）電視機(jī)的EMS，可能比較差，測(cè)不過(guò)；（2）電吹風(fēng)的EMI，同時(shí)可能也沒(méi)有做限制；
那案例中的三要素分析如下：（1）干擾源：電池風(fēng)里面的電源電路、電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的電源變化（2）敏感設(shè)備：電視機(jī)顯示屏（3）耦合路徑：可能是220V插排的供電口（共用插排），或者空間電磁波輻射干擾
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8 b# ?# h7 F% p3 `  ?04、干擾源電子產(chǎn)品干擾源在電磁環(huán)境下的干擾源各種各樣，常見(jiàn)的如：（1）無(wú)線發(fā)射（4G、5G、對(duì)講機(jī)）：RS類干擾（2）雷電：浪涌類的干擾（3）人體：ESD類干擾（4）電氣開(kāi)關(guān)的工作：EFT/CS類的干擾
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從常見(jiàn)的干擾源信號(hào)特征，我們可以總結(jié)出電磁干擾源的要素：即變化的電壓（dv/dt）或者電流（di/dt）。進(jìn)一步在EMC問(wèn)題中，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)60%問(wèn)題來(lái)源于DCDC干擾。對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)DCDC開(kāi)關(guān)電源是最常見(jiàn)的噪聲源，而通常又不易受干擾，所以DCDC的EMC問(wèn)題主要就是EMI問(wèn)題。以Buck電源為例，DCDC芯片開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生電壓和電流的變化，包含了較快的di/dt和dv/dt噪聲分量，其開(kāi)關(guān)噪聲不僅包含開(kāi)關(guān)次和倍頻頻率段的噪聲，另外其開(kāi)關(guān)速度越低，高頻噪聲分量衰減越大。

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2 v% G% u2 s3 ?+ F( ^( i除DCDC電源外，常見(jiàn)還有高速時(shí)鐘信號(hào)，在電磁兼容的輻射發(fā)射測(cè)試中，常見(jiàn)的就是時(shí)鐘輻射超標(biāo)（如下圖所示）。
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- P- s  @0 f% w$ R0 a& o因?yàn)闀r(shí)域中周期性的信號(hào)對(duì)應(yīng)頻域中離散的頻譜，所以時(shí)鐘能量比較集中，這在頻譜上的表現(xiàn)就是：時(shí)鐘頻點(diǎn)（時(shí)鐘基頻以及倍頻）上能量很高，而非時(shí)鐘頻點(diǎn)幾乎沒(méi)有能量。
05、耦合路徑常見(jiàn)的耦合路徑包括：

+ f0 a9 e( c% i1 \! G+ E* s（1）傳導(dǎo)：在干擾源和接收電路之間的耦合路徑就是直接的接觸，比如引線、電纜或者路徑連接。常見(jiàn)的耦合如電阻性耦合，由兩個(gè)回路經(jīng)過(guò)公共阻抗耦合而產(chǎn)生，干擾量是電流i，或者di/dt。舉例：數(shù)字電路和模擬電路為啥要做地分割隔離，最怕存在共阻抗的時(shí)候，數(shù)字信號(hào)流過(guò)共阻抗時(shí)，在模擬電路上產(chǎn)生uA電流產(chǎn)生電壓，模擬信號(hào)敏感電壓將出現(xiàn)偏差。

（2）空間耦合：（2-1）互容耦合：在兩個(gè)接近的導(dǎo)體或者引線之間存在各種電容場(chǎng)，如最典型的平行走線，噪聲源和敏感源之間有分布電容C2，頻率下等效于為阻抗，就類似電阻耦合的干擾案例。
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（2-2）電感耦合：在兩個(gè)平行導(dǎo)體或者引線之間存在磁場(chǎng)，當(dāng)間距小于電磁波波長(zhǎng)的時(shí)候會(huì)在接收導(dǎo)體上引起電壓的變化。磁通的方式相互影響，如無(wú)線充電，常見(jiàn)干擾如PCB上的平行布線。

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; `- t' @3 ^. D4 p$ k5 i& F9 H  x
" J. V9 u% r% q1 D+ U( I對(duì)于電感或者磁場(chǎng)耦合，干擾產(chǎn)生的主要原因是流過(guò)高頻電流回路產(chǎn)生的磁通空間上串到接收回路中產(chǎn)生的，因此問(wèn)題的改善，一般需要減小流過(guò)高頻電流回路的面積或者接收回路的面積。
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/ V+ @7 t6 _8 I（2-3）電磁輻射：當(dāng)干擾源與接收電路之間的距離比較遠(yuǎn)，大于電磁波波長(zhǎng)，發(fā)射與接收之間相當(dāng)于無(wú)線電天線，電磁干擾從干擾源發(fā)送，輻射出的電磁波在空氣中傳播。
06、敏感源電子產(chǎn)品敏感源，常見(jiàn)的如：復(fù)位電路、傳感器采樣電路，數(shù)據(jù)通信電路、音視頻處理電路等均視為敏感電路。舉例如傳感器和大功率用電設(shè)備如電機(jī)共地了，大功率電機(jī)工作的時(shí)候產(chǎn)生共模漏流，就會(huì)對(duì)傳感器的采集產(chǎn)生影響，在設(shè)計(jì)時(shí)我們需要注意此類信號(hào)。
. x5 Y( O; C# M% s7 j( \07、時(shí)域與頻域時(shí)域與頻域是針對(duì)同一個(gè)事物，不同角度的分析結(jié)果，在做EMC分析時(shí)更多的是從頻域的角度去分析問(wèn)題。如在時(shí)域上，基帶的時(shí)鐘越接近完美的方波，但在頻域上，射頻的EMC可能是一個(gè)不好的波形（邊沿越陡峭，高次諧波頻譜能量越大）。
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我們從最常見(jiàn)的DCDC開(kāi)關(guān)信號(hào)和高頻時(shí)鐘信號(hào)在頻域的角度進(jìn)行展開(kāi)。左圖表示為脈沖波形，在時(shí)域上，其特征是tw（脈沖寬度）和ts（上升時(shí)間/下降時(shí)間）。中間的圖形表示從傅里葉變換獲得的理論脈沖波形的頻譜。頻域上，隨著頻率的升高，振幅衰減，衰減斜率隨tw和ts而變化。最右邊的圖表顯示了當(dāng)脈沖ts變慢（增加）時(shí)頻譜的變化。當(dāng)斜率變化到-40db/dec時(shí)，1/πts的頻率點(diǎn)降低，最終結(jié)果是振幅減小。簡(jiǎn)單地說(shuō)，當(dāng)ts變慢時(shí)，頻譜振幅衰減。

5 ~9 `& c( |6 O! j* B# l  d6 d4 N因此時(shí)域信號(hào)邊沿越陡峭，頻域高次諧波頻譜能量越大。如上升沿的快速變化，產(chǎn)生的高次諧波能量，在EMC工程師眼里，都希望它盡快落到-40db衰減的范圍。改變的方式為增加電阻或者電容（加大tr）。如時(shí)鐘周期信號(hào)，增加RC，在滿足時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量要求的前提下，盡可能減緩信號(hào)的上升沿的變化速度。相應(yīng)我們可以總結(jié)出經(jīng)常遇到的EMC信號(hào)特點(diǎn)：（1）ESD：上升沿tr波形一般會(huì)在0.5ns-1ns左右，達(dá)到GHz，高頻能量豐富，干擾強(qiáng)。（2）EFT：上升沿tr波形一般會(huì)在5ns左右，主要頻譜都在幾十MHz，更多的靠濾波解決。（3）Surge：上升沿tr波形一般會(huì)是us級(jí)別，主要頻譜能量在KHz，更多靠瞬態(tài)防護(hù)器件吸收，不是濾波。
2 g8 f, T  O2 Q* E1 J# N* L接下來(lái)再跟大家分享一些基礎(chǔ)的解決方案EMC主要是解決干擾問(wèn)題，目前主要的手段有：屏蔽、濾波、接地等方案，本次主要分享的是濾波。
1 濾波器介紹
, K* ]  e, y+ c/ f0 n/ |) ?& Y濾波 (Wave filtering)：是將信號(hào)中特定波段頻率濾除的操作，是抑制和防止干擾的一項(xiàng)重要措施。如傳導(dǎo)、輻射超標(biāo)，是某個(gè)電纜的對(duì)外傳導(dǎo)、輻射的，那就可以在敏感信號(hào)處進(jìn)行濾波。實(shí)際上，任何一個(gè)電子系統(tǒng)都具有自己的頻帶寬度（對(duì)信號(hào)最高頻率的限制）。頻率特性反映出了電子系統(tǒng)的這個(gè)基本特點(diǎn)。而濾波器，則是根據(jù)電路參數(shù)對(duì)電路頻帶寬度的影響而設(shè)計(jì)出來(lái)的工程應(yīng)用電路。濾波作用：切斷干擾沿信號(hào)線或電源線傳播的路徑，可與屏蔽共同構(gòu)成完善的干擾防護(hù)。
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) U/ f9 Q' t" }% a) U& a2 濾波器重要指標(biāo)-插入損耗
插入損耗：插入損耗是衡量濾波電路濾波效果的指標(biāo)，通常以分貝數(shù)或頻率特性曲線來(lái)表示。它是指濾波電路接入電路前后，電源傳給負(fù)載的功率比或端口電壓比。IL=10lg Po/P2 (dB)或 L=20lg VO/V2 (dB)其中 Po、P2、 Vo、V2分別表示濾波電路接入前后負(fù)載端的功率和電壓。
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: t3 p; z: T  K9 \: r' C式(1) 中，RL、和 RS，分別表示源阻抗和負(fù)載阻抗，a11、a12、a21、a22表示濾波器網(wǎng)絡(luò)的A參數(shù)，更詳細(xì)的計(jì)算方法可以參考文獻(xiàn)《EMI電源濾波器的插入損耗分析》。這里舉個(gè)例子，如下圖的差模濾波方案，假設(shè)源端阻抗和負(fù)載阻抗均為50歐姆，電源輸入1V，濾波電容的阻抗 1 歐姆，則未加濾波器前，V0=0.5V，加入濾波器后，V2為濾波阻抗和負(fù)載阻抗并聯(lián)后與源阻抗串聯(lián)分壓即V2=0.019V，則插入損耗=20lg0.5/0.019=28.4db。
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# Y8 w9 k$ c7 A. R假設(shè)源端阻抗和負(fù)載阻抗均為 1 歐姆，則未加濾波器前，V0=0.5V，加入濾波器后，V2為濾波阻抗和負(fù)載阻抗并聯(lián)后與源阻抗串聯(lián)分壓即V2=0.33V，則插入損耗=20lg0.5/0.33=3.6db。根據(jù)公式和示例，可以知道 EMI 濾波器電路在不同的源與負(fù)載阻抗的情況下，濾波性能有很大的差異。在一般的濾波器產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中，提供的插入損耗值都是在源阻抗和負(fù)載阻抗均為50歐姆的情況下得到的。

在實(shí)際使用中，濾波器的端阻抗隨著工作環(huán)境的變化而變化，因而對(duì)濾波器插入損耗的影響也很大 ，濾波電路也是如此。設(shè)計(jì)時(shí)要求濾波器的插入損耗越大越好，整改時(shí)可以根據(jù)超標(biāo)頻率選擇合適的濾波器。3 濾波器類型和選型特征
! K3 p# s' R/ G, x* L  K濾波器根據(jù)濾波頻段可以分為低通、高通、帶通、帶阻等，在EMC問(wèn)題中，最常用的為低通濾波器。

3 a. B7 |0 U4 K8 e7 r低通濾波器常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦拢?strong>實(shí)際使用中推薦使用 PI 型或者 T 型濾波網(wǎng)絡(luò)。主要原因是根據(jù)插損的計(jì)算方法，在電感靠近低阻，電容靠近高阻時(shí)濾波效果最佳。而實(shí)際使用時(shí)往往不能準(zhǔn)確識(shí)別源端和負(fù)載端的高低組狀態(tài)，所以采用PI型或者T型都能做到最佳匹配。
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舉例如下，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)CL濾波前，電壓基本都在負(fù)載電阻上即1V，加入CL濾波后，負(fù)載電壓為濾波電容上電壓的一半為0.25V，插損=20lg1/0.25=12db。
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上例的基礎(chǔ)上，調(diào)換CL的位置，如下圖，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)CL濾波前，電壓基本都在負(fù)載電阻上即1V，加入濾波后，負(fù)載電壓為濾波電容上電壓，為0.001V，插損=20lg1/0.001=60db。

" ~) s7 q4 ~# I$ U( m9 H; f元器件沒(méi)有變，只是變換位置，濾波效果的差異很大，原理即：電容靠近高阻，電感靠近低阻才更有效。實(shí)際應(yīng)用選擇：在不知道源端和負(fù)載的阻抗高低的情況下，比較合理的就是pi網(wǎng)絡(luò)和T型網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)低頻，通常采用電容+電感+電容濾波方式，高頻采用電容+磁珠+電容濾波方式。如PI型，不管ZS、ZL是高還是低，并聯(lián)電容后都是低，中間電感靠近低阻為有效狀態(tài)。4 濾波器案例：電源的EMC三要素分析
, }( }. j8 l: J; I2 v" u; ^對(duì)于EMC問(wèn)題，我們?cè)谠�理圖階段就要進(jìn)行濾波設(shè)計(jì)，其要點(diǎn)就是從EMC的三要素出發(fā)：干擾的源頭：降低強(qiáng)度敏感電路：提高抗干擾能力干擾耦合路徑：降低路徑效率下面以開(kāi)關(guān)電源為例，分析其濾波設(shè)計(jì)方案。開(kāi)關(guān)電源以其效率高、體積小、輸出穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)而迅速發(fā)展起來(lái)。由于開(kāi)關(guān)電源工作過(guò)程中的高頻率、高di/dt和高dv/dt使得電磁干擾問(wèn)題非常突出。如何降低甚至消除開(kāi)關(guān)電源的 EMI 問(wèn)題已經(jīng)成為開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)師以及電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)師非常關(guān)注的問(wèn)題。

開(kāi)關(guān)電源的干擾，既有共模干擾，也有差模干擾。對(duì)于差模干擾：其存在于L-N線之間，電流從 L 進(jìn)入，流過(guò)整流二極管正極，再流經(jīng)負(fù)載，通過(guò)熱地，到整流二極管，再回到N。在這條通路上，有高速開(kāi)關(guān)的大功率器件，有反向恢復(fù)時(shí)間極短的二極管，這些器件產(chǎn)生的高頻干擾，都會(huì)從整條回路流過(guò)，從而被接收機(jī)檢測(cè)到，導(dǎo)致傳導(dǎo)超標(biāo)。對(duì)于共模干擾：共模干擾是因?yàn)榇蟮嘏c設(shè)備電纜之間存在寄生電容，高頻干擾噪聲會(huì)通過(guò)該寄生電容，在大地與電纜之間產(chǎn)生共模電流，從而導(dǎo)致共模干擾。

根據(jù)干擾產(chǎn)生的原因和經(jīng)驗(yàn)，低頻如150kHz-1.5MHz，以差模為主，1.5MHz-5MHz，差模和共模共同起作用，5MHz 以后高頻部分基本上是共模干擾為主。我們先以差模干擾為例展示干擾的源頭、耦合路徑和測(cè)試的敏感電路。從干擾源頭看，開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生電磁干擾最根本的原因，就是其在工作過(guò)程中產(chǎn)生的高di/dt和高dv/dt，它們產(chǎn)生的浪涌電流和尖峰電壓形成了干擾源。工頻整流濾波使用的大電容充電放電、開(kāi)關(guān)管高頻工作時(shí)的電壓切換、輸出整流二極管的反向恢復(fù)電流都是這類干擾源。
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從耦合路徑看，待測(cè)設(shè)備（EUT）的電源端口是干擾源，測(cè)試儀器為敏感電路，則從儀器的連接關(guān)系看，電源端口的干擾經(jīng)過(guò)AC頭接入了LISN的采樣電阻（50歐姆），再經(jīng)過(guò)測(cè)試儀器內(nèi)部的采樣電阻50歐姆，整個(gè)采樣電阻接近100歐姆。當(dāng)采樣電阻上的電壓超標(biāo)，則傳導(dǎo)的干擾超標(biāo)。
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進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為如下電路模型，來(lái)看干擾的通路。噪聲主要由 di/dt 引起，通過(guò)寄生電感，在火線和零線之間的回路中傳播，在兩根線之間產(chǎn)生電流 ldm ，不與地線構(gòu)成回路。
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8 Y0 c4 }  p+ H! |5 h/ @8 t- z由 Vdm 驅(qū)動(dòng)的 Idm 導(dǎo)致輸入 AC 端口差模干擾，LISN +儀器的采樣阻抗為 100歐姆，開(kāi)關(guān)電源的接口沒(méi)有濾波時(shí)，則很容易傳導(dǎo)測(cè)試超標(biāo)，干擾都在敏感設(shè)備上（采樣電阻為高阻，VDM的ZC+ESR為低阻）。干擾電壓幅度為：Vdm：
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這種情況下，針對(duì)電源口的EMC濾波就可以考慮電容方案，接口加差模濾波電容，C1通常為100nF~2.2uF的聚醋X2電容。

+ ~: g! Y- b' ?. P0 P4 P! AX電容，常用做抑制電源電磁干擾，一般安裝到電源火線與零線之間，而且起到的作用都是差模濾波。X1電容耐電壓更高，在一些更高電壓的電路中要使用X1安規(guī)電容，X1 >2.5kV ≤4.0kV ；X2 ≤2.5kV。


電容容值選型原則：根據(jù)電容的阻抗-頻率特性曲線進(jìn)行選型，在需要濾波的頻點(diǎn)上，讓電容的阻抗盡可能小，即讓干擾電流更多的流向大地，而不是流經(jīng)測(cè)試儀器的采樣電阻。因此根據(jù)差模干擾為低頻干擾，頻段在 150kHz-1.5MHz，可選100nF~2.2uF電容，再結(jié)合耐壓確認(rèn)電容型號(hào)。

3 A! K" W8 M/ o+ Z' p" @) t2 N) b+ i假設(shè)傳導(dǎo)測(cè)試時(shí)，超標(biāo)比較多，則考慮PI型濾波器。L1，L2，C1，C2 構(gòu)成低通 PI 型濾波器，L1、L2通常為100 ~300uH鐵粉芯電感，也可由共模電感的漏感形成，C1，C2通常為 100nF~ 2.2uF 的聚酯X2電容。
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4 n2 M. u$ U5 Y; u) ~6 @3 }' Y4 結(jié)論
  L: ~" M0 ^2 N6 V解決EMI問(wèn)題從源頭考慮進(jìn)行濾波，效果更好，如開(kāi)關(guān)電源，從端口進(jìn)行傳導(dǎo)濾波。設(shè)計(jì)濾波時(shí)，需要針對(duì)傳導(dǎo)干擾的特性，有針對(duì)性進(jìn)行濾波器件選擇。并且遵循電容靠近高阻，電感靠近低阻的原則，才能獲取較好的濾波效果。通常在傳導(dǎo)測(cè)試中，首先分析干擾性質(zhì)，通常低頻超標(biāo)的濾波方案，主要電容和PI濾波電路，也可以考慮差模電感，在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)前需要增加差模濾波電路。
, N, C! ~$ T# T" w下面介紹數(shù)字IC電源、時(shí)鐘、接口相關(guān)的濾波設(shè)計(jì)1 數(shù)字電源濾波
本文的數(shù)字電源特指給數(shù)字芯?供電的電源，通常把較高的電壓降低到1.8V/3.3V等電壓。數(shù)字電源往往電壓?較低，并且電源引腳較多，因此?般使?電容濾波。電容濾波?/?容值配合使?，?電容儲(chǔ)電（uF級(jí)別），?電容?頻濾波，每個(gè)電源管腳?個(gè)，容值由濾波頻率決定（?般?頻取1nF、100pF，低頻0.1uF）。儲(chǔ)能電容與高頻電容配合使用，下圖中間波?是反諧振點(diǎn)，由電路寄生電容&電感諧振導(dǎo)致，此頻率附近的濾波效果最差，如果造成了影響，就需要考慮增加該頻率附近的電容。

, e9 J1 H: [8 v+ {! y) r* G# x4 z& p. Z在數(shù)字系統(tǒng)中，電源分配系統(tǒng)(PDS，Power Distribution System)的質(zhì)量直接影響著信號(hào)的質(zhì)量。電源噪聲表現(xiàn)為同步開(kāi)關(guān)噪聲(SSN)、地電彈噪聲(GroundBounce)和回流噪聲等，它直接影響著系統(tǒng)的噪聲容限和信號(hào)的時(shí)序。 電源分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是控制電源的目標(biāo)阻抗。設(shè)計(jì)主要考慮的問(wèn)題有：PCB 疊層方案、濾波電容的選擇和放置、電源分割、連接器的選擇等等。PCB 板上的電源分配系統(tǒng)由電源模塊、電源地平面、各種電容組成。它們分別在不同的頻率范圍內(nèi)作出響應(yīng)： 電源模塊響應(yīng)的頻率范圍大約是從直流到 kHz； 大的電解電容提供電流并在 kHz 到 MHz 的范圍內(nèi)保持較低阻抗； 高頻陶瓷電容在 MHz 到百 MHz 的頻率范圍內(nèi)保持較低阻抗； PCB 板上的電源地平面對(duì)則在 100MHz 以上發(fā)揮重要作用；

: ~! c* k& i3 A5 O6 K尺寸小的電容 (如 0603 封裝)寄生電感較小，容值也小，因而其諧振頻率較高，在高頻情況下阻抗較低，常被用來(lái)減小 EMI 和回流噪聲。尺寸較大的電容（如電解電容），可以提供比較大的電流，然而其諧振頻率不高，這使得它的應(yīng)用受到很多限制。 為了得到比較大的電容和較高的諧振頻率，可以把幾個(gè)小電容并聯(lián)在一起 (N 個(gè)電容并聯(lián)后，其容值為 NxC，電感為 L/N，諧振頻率不變，ESR 減小為 R/N)。
8 {0 d8 C* a* Q% J案例：SDRAM電源濾波不?，EMI測(cè)試不通過(guò)。某產(chǎn)品進(jìn)行歐洲 CE 認(rèn)證，EN55022 空間輻射項(xiàng)目測(cè)試超標(biāo)，導(dǎo)致產(chǎn)品不能認(rèn)證上市。分析頻譜發(fā)現(xiàn)主要是240、360、480、600、720MHz超標(biāo)，超標(biāo)頻率是120M的倍頻。?擾源：數(shù)字電路時(shí)鐘（SDRAM 120MHz）。耦合路徑：外接線纜（主要通過(guò)電源或地耦合）、PCB?線環(huán)路。

9 s+ O5 s% w1 s    解決問(wèn)題的主要思路是降低干擾源影響，同時(shí)在接口增加濾波電路，減弱耦合途徑的效率。 接口處理：接口是主要耦合路徑，因此信號(hào)端口需要進(jìn)行濾波，主要是磁珠 +電容方式，磁珠選取 600R/100M，電容選擇了 200PF。原理圖改進(jìn)：SDRAM 時(shí)鐘是干擾源，在匹配電阻后增加了對(duì)地濾波電容，取 10PF 左右（根據(jù)干擾頻率決定）。同時(shí)增加電源管腳電容，容值取220pF。PCB 改進(jìn)：SDRAM 與 CPU 接口連接走線跨分割，地環(huán)路面積大，改進(jìn)后的電容靠近電源引腳放置，IC下方地平面完整。2 時(shí)鐘濾波設(shè)計(jì)
時(shí)鐘信號(hào)也是干擾常見(jiàn)的源頭之一，下圖分別是時(shí)鐘信號(hào)對(duì)時(shí)域和頻域產(chǎn)?的影響：

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周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)式為：
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' G! |. _! h8 s1 c% ]1 [從公式中可以看到周期信號(hào)會(huì)有基頻的奇次諧波分量（如1 3 5 ...），這是因?yàn)榕即沃C波剛好被0相乘了。但我們有時(shí)候也會(huì)看到偶次諧波，這往往是因?yàn)?strong>信號(hào)的上升/下降時(shí)間不一致，導(dǎo)致在頻譜中看到偶次諧波，下圖是利用LTspice完成的仿真對(duì)比。

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: I7 C3 |6 \0 \8 ?: R, j2 j    下圖是有源晶振濾波電路的一個(gè)簡(jiǎn)單例子：

晶振的供電使用了磁珠+電容的組合，輸出時(shí)鐘增加了RC濾波。電阻通常采取 22R/33R/47R，有些低頻時(shí)鐘可以用磁珠替代。電容根據(jù)時(shí)鐘頻率選取，頻率越高，電容值越小，一般100M 時(shí)鐘選取 5pf 電容濾波，50M 時(shí)鐘可以選取 22pf 電容濾波。 另外，建議設(shè)計(jì)時(shí)單板上 CLK 信號(hào)預(yù)留阻容濾波設(shè)計(jì)，最差情況是電容不焊接，電阻采取 0 歐姆替代。 3 接口濾波設(shè)計(jì)
- F1 ]& S" y: f7 h電子產(chǎn)品經(jīng)常通過(guò)電纜對(duì)外通信，但電纜往往帶來(lái)電磁兼容問(wèn)題，主要原因是電纜可以傳導(dǎo)電磁干擾，同時(shí)可以作為天線，接收和發(fā)射電磁干擾。 電子產(chǎn)品的電纜長(zhǎng)度從幾十厘米到幾公里不等，可以在特定的頻率進(jìn)行發(fā)射與接收電磁干擾信號(hào)。 當(dāng)天線的長(zhǎng)度接近無(wú)線電信號(hào)波長(zhǎng)的 1/4 時(shí)，天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率較高，受到的干擾也較大。 頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系（λ=c/f）如下：

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電纜干擾定位： 當(dāng)遇到產(chǎn)品 RE 測(cè)試超標(biāo)問(wèn)題時(shí)，直接拔掉電纜的方式是最方便快捷的。如果發(fā)現(xiàn)確實(shí)是電纜導(dǎo)致超標(biāo)，可以嘗試在電纜上施加屏蔽接地等措施以外，另外在接口處采取濾波措施也是重要的手段。 1）針對(duì)內(nèi)部干擾，通過(guò)電容等方式形成干擾信號(hào)的低阻抗通路，阻止其跑到外部。
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2）針對(duì)外部干擾，一邊是使用磁珠形成高阻抗通路，一邊是將外部干擾通過(guò)機(jī)殼泄放到地，阻止其進(jìn)入內(nèi)部，右圖是最完整的方案。

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, Z) s+ D- v1 \: \通信接口一般分為非差分接口和差分接口：
非差分接口通過(guò)公共地回流，比如232、PS2、VGA信號(hào)，通常使用電容+磁珠+電容的方式進(jìn)行濾波（高速時(shí)使用串阻代替磁珠），通常不使用共模電感。差分傳輸的特征是兩根線束傳輸信號(hào)，兩個(gè)信號(hào)振幅相同，相位相反，電流?向相反。典型的差分接?：485、CAN、HDMI、USB、LVDS、以太?等。通常采用共模電感濾波（例如USB、HDMI等都有專用的共模電感），中低速可以使用電容。備注：磁珠：確保對(duì)正常信號(hào)?作頻率的阻抗電感：濾波頻率KHz?100MHz，電感的額定電流通常會(huì)較?。


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