【導讀】EMI關(guān)注的是電磁能量的輻射，包括外部電磁環(huán)境對自身系統的干擾，以及自身輻射的電磁能量對外部系統的干擾。這些干擾都不能超過(guò)一個(gè)限度，超過(guò)了這個(gè)限度就會(huì )引起問(wèn)題，這些干擾歸根結底還是影響了系統的信號完整性。
EMI關(guān)注的是電磁能量的輻射，包括外部電磁環(huán)境對自身系統的干擾，以及自身輻射的電磁能量對外部系統的干擾。這些干擾都不能超過(guò)一個(gè)限度，超過(guò)了這個(gè)限度就會(huì )引起問(wèn)題，這些干擾歸根結底還是影響了系統的信號完整性。
我們在接觸新鮮事物的時(shí)候，通常習慣用自己熟悉的知識去解釋自己不熟悉的事物。EMC知識更多的涉及到微波和射頻，對于像我這種專(zhuān)注于信號完整性而對EMC知識知之甚少的菜鳥(niǎo)來(lái)說(shuō)，最初也只能用SI的一些基礎知識去撬開(kāi)EMC設計的大門(mén)了。在我的認知里，EMI關(guān)注的是電磁能量的輻射，包括外部電磁環(huán)境對自身系統的干擾，以及自身輻射的電磁能量對外部系統的干擾。這些干擾都不能超過(guò)一個(gè)限度，超過(guò)了這個(gè)限度就會(huì )引起問(wèn)題，這些干擾歸根結底還是影響了系統的信號完整性。
電路板上的電磁能量是怎么輻射出去的？
說(shuō)到這里，我就想起了下面這幅圖，這也是我對電磁輻射最基本的印象。
圖1 PCB的電磁輻射
早期的PCB是單層板的，芯片之間是通過(guò)導線(xiàn)連接起來(lái)，電源線(xiàn)和信號線(xiàn)沒(méi)啥區別，僅僅是連通的導線(xiàn)而已。這又讓我想到了自己的畢業(yè)設計，是一個(gè)單片機控制的LED顯示屏，這個(gè)系統很簡(jiǎn)單，就幾個(gè)IC以及色環(huán)電阻，電容都沒(méi)幾個(gè)，通過(guò)簡(jiǎn)單的焊接，電路就可以工作了。根本就沒(méi)有用到微帶線(xiàn)，帶狀線(xiàn)，雙絞線(xiàn)，同軸電纜這些東東。
學(xué)習高速設計之后，我明白了，隨著(zhù)頻率的上升，信號跳變產(chǎn)生的電磁能量也在增加。芯片之間再也不能這樣簡(jiǎn)單的連接起來(lái)了，像圖1這種連接方法，會(huì )使回路電感很大，回路電感很大，就會(huì )使得交流信號的感抗很大，信號根本不會(huì )老老實(shí)實(shí)沿導線(xiàn)傳播，而是會(huì )輻射到空間中去。
怎么解決電路板的電磁輻射問(wèn)題？
在SI工程師眼中，使用微帶線(xiàn)或者帶狀線(xiàn)是為了給信號提供一個(gè)低阻抗的傳輸路徑。這在EMC工程師眼中也是電磁屏蔽的需要。在使用了微帶線(xiàn)或者帶狀線(xiàn)之后，電磁能量就被控制在了導體之間的介質(zhì)中了。
為什么在使用了微帶線(xiàn)和帶狀線(xiàn)后，電磁能量大部分會(huì )被束縛在介質(zhì)中呢？主要原因是信號路徑與回流路徑靠的更近，這樣整個(gè)回路的電感就減小了。不信我們來(lái)使用軟件計算一下
回流路徑靠的近
回流路徑靠的遠
由上圖可知，參考平面對傳輸線(xiàn)的單位長(cháng)度有效電感的影響是很大的?？梢韵胂?，在高頻條件下，如果信號擁有很好的回流路徑，那么它所感受到的回路電感就會(huì )很小，信號就會(huì )按照人們的意愿從發(fā)射端傳輸到接收端，如果信號感受到的回路電感很大就會(huì )產(chǎn)生輻射問(wèn)題。
小結
在低頻的時(shí)候，可以不考慮電磁干擾的問(wèn)題，低頻時(shí)導線(xiàn)周?chē)碾姶艌?chǎng)變化沒(méi)有那么強烈，導線(xiàn)的電感效應也不會(huì )表現的那么明顯。但是到了高頻，電磁場(chǎng)變化劇烈，應該充分考慮信號路徑與返回路徑的耦合問(wèn)題，利用信號路徑與返回路徑的耦合來(lái)減小整個(gè)回路的電感，控制導線(xiàn)向空間發(fā)射的電磁能量。
如何消除繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的火花？
分享防護電路中的元器件認識大全
【參賽曝光】嬰兒護眼智能家居解決方案
分享運放電路PCB設計技巧
詳解光纖壓力傳感器在心內壓評估的應用
