引言

其實大多工程師所了解的電磁兼容性一般來說就是：設備或體系在其電磁環境中能正常作業，且不對該環境中任何事物構成不能接受的電磁打擾的才能。EMC測驗包括兩大方面內容：對其向外界發送的電磁打擾強度進行測驗，以便承認是否符合有關規范規定的限制值要求；對其在規定電磁打擾強度的電磁環境條件下進行靈敏度測驗，以便承認是否符合有關規范規定的抗擾度要求。關于從事單片機運用體系規劃的工程技能人員來說，掌握必定的EMC測驗技能是非常必要的。

1、單片機體系EMC測驗

(1)測驗環境

為了保證測驗結果的精準和可靠性，電磁兼容性測量對測驗環境有較高的要求，測量場地有室外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。

(2)測驗設備

電磁兼容測量設備分為兩類：一類是電磁攪擾測量設備，設備接上恰當的傳感器，就能夠進行電磁攪擾的測量；另一類是在電磁靈敏度測量，設備模仿不同攪擾源，經過恰當的耦合/去耦網絡、傳感器或天線，施加于各類被測設備，用作靈敏度或攪擾度測量。

(3)測量辦法

電磁兼容性測驗依據規范的不同，有許多種測量辦法，但歸納起來可分為4類；傳導發射測驗、輻射發射測驗、傳導靈敏度(抗擾度)測驗和輻射靈敏度(抗擾度)測驗。

(4)測驗預備

①實驗場地條件：EMC測驗實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用于輻射發射和輻射靈敏測驗，后者用于傳導發射和傳導靈敏度測驗。

②環境電平要求：傳導和輻射的電磁環境電平zui好遠低于規范規定的極限值，一般使環境電平至少低于極限值6dB。

③實驗桌。

④測量設備和被測設備的阻隔。

⑤靈敏性判別準則：一般由被測方供給，并真話監督和判別，以測量和調查的辦法確定功用下降的程度。

⑥被測設備的放置：為保證實驗的重復性，對被測設備的放置辦法通常有詳細的規定。

(5)測驗品種

傳導發射測驗、輻射發送測驗、傳導抗擾度測驗、輻射抗擾度測驗。

(6)常用測量儀

電磁攪擾(EMI)和電磁靈敏度(EMS)測驗，需求用到許多電子儀器，如頻譜分析儀、電磁場攪擾測量儀、信號源、功用放大器、示波器等。由于EMC測驗頻率很寬(20Hz～40GHz)、起伏很大(μV級至kW級)、模式許多(FM、AM等)、姿勢許多(平放、斜放等)，因而正確地運用電子儀器非常重 要。測量電磁攪擾的適宜儀器是頻譜分析儀。頻譜分析儀是一種將電壓起伏隨頻率改變的規則顯示出來的儀器，它顯示的波形稱為頻譜。頻譜分析儀克服了示波器在測量電磁攪擾中的缺點，能夠精準丈量各個頻率上的攪擾強度，用頻譜分析儀能夠直接顯示出信號的各個頻譜重量。

在解決電磁攪擾問題時，zui重要的一個問題是判別攪擾的來歷。只有精準將攪擾源定位后，才能夠提出解決攪擾的措施。依據信號的頻率來確定攪擾源泉是zui簡略的辦法，因為在信號的一切特征中，頻率特征是zui安穩的，而且電路規劃人員往往對電路中各個部位的信號頻率都非常清楚。因而，只要知道了攪擾信號的頻率，就能夠推測出攪擾是哪個部位發生的。關于電磁攪擾信號，由于其起伏往往遠小于正常作業信號，用頻譜分析儀做這種測量是非常簡略的。由于頻譜分析儀的中頻帶寬較窄，因而能夠將與攪擾信號頻率不同的信號濾除掉，精準地測量出攪擾信號頻率，從而判別發生攪擾信號的電路。 

2、電磁兼容故障排除技能

(1)傳導型問題的解決

①經過串聯一個高阻抗來削減EMI電流。

②經過并聯一個低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回路導體。

③經過電流阻隔設備堵截EMI電流。

④經過其自身作用來按捺EMI電流。

(2)電磁兼容的容性解決方案

一種常見的現象是不把濾波電容的一側當作直接與一個分離的阻抗相連，而當作與傳輸線相連。典型的狀況是，當一條輸入輸出線的長度到達或超越1/4波長時，該傳輸線變“長”。實踐能夠用下式近似表明這種改變：l ≥ 55/f

式中：l單元為m，f單位為MHz。這個公式考慮了平均傳播速度，它是自由空間理論的0.75倍。

a. 電介質材料及容差：電磁攪擾濾波運用的大部分電容是無極性電容

b. 差模(線到線)濾波電容性電容

c. 共模(線到地/機殼)濾波電容

共模(CM)去耦通常運用小電容(10～100nF)。小電容能夠將不期望的高頻電流在其進入靈敏電路之前或在其離噪聲電路較遠時就將其短路到機殼上去。為了得到杰出的高頻衰減電路，減小或消除寄生電感是要害之地點。因而有必要運用超短導線，尤其期望運用無引線元器件。

(3)理性、串聯損耗電磁兼容解決方案

就電容而言，Zs和Z1假如不是純電阻的話，在核算頻率時，要運用它們的實踐值。電容器串聯在電源或信號電路時，有必要滿足：

①流過的作業電流不應該引起電感過熱或過大的有過之而無不及降;

②流過的電流不能引起電感磁飽和，尤其是對高導磁材料是毫無疑問的。

解決方案有以下幾種：

磁芯材料；

鐵氧體和加載鐵氧體的電纜；

電感、差模和共模；

接地扼流圈；

組合式電感電容元件。

（4)輻射型問題的解決

在許多狀況下，輻射電磁攪擾問題或許在傳導階段發生并被排除，還有些解決方案是能夠按捺攪擾設備在輻射傳輸通道上，就像場屏蔽那樣作業。依據屏蔽理論，這種屏蔽的效果首要取決于電磁攪擾源的頻率、與屏蔽設備之間的間隔以及電磁攪擾場的特性——電場、磁場或許平面波。

①導體帶。運用銅或鋁帶要吧簡略快速地樹立一種直接的屏蔽和低阻連連接或總線。它們關于暫時的解決方案和相對長久的解決方案來說是很便利的。厚度在0.035～0.1mm之間，而且背面帶有導電黏合劑以便裝置。假如運用銅導電帶，其經過電阻約 20mΩ/cm2。運用場合：電氣屏蔽罩；發生毛病時泄露點定位；作為一個應急的解決方案，將塑料連接器變成金屬的、屏蔽一般的扁平電纜等。

②網狀屏蔽帶和拉鏈式外套。涂錫的鋼網帶：首要用來裝置在一個已經裝置好的電費護套上作為一種易裝置的繃帶型的屏蔽罩。為了下降電費的磁場輻射或靈敏問題，鋼網帶是一種有用的解決方案。

拉鏈式屏蔽外套：當有明顯痕跡表明電費是首要的引起EMI耦合的原因時運用。

③EMI密封墊。運用場合：當下述條件存在，而且需求真實的SE時，EMI密封墊是zui常用的解決輻射問題、靈敏問題、ESD、電磁脈沖和TEMPEST問題的辦法。

已經把機箱走漏承認為首要的輻射途徑。

嚙合面不行光滑、平坦或不行硬、自身無法供給杰出的連觸摸摸。

④窗口和通風板的EMI屏蔽：合適對孔徑的屏蔽。

平面波的大概模型是：SE≈104(-20-lgl)-20lgf

式中，SE單位為dB；l為網格或網孔的尺度，單位為mm；f單位為MHz。當然，隨著頻率的下降，網孔的屏蔽效率SE的上限受限于金屬自身。在近區場，對H場的屏蔽，其屏蔽功率SHE不受頻率的影響，可由下式近似得出：SEH≈10lg(πr/l)

其間，r為源到屏蔽罩之間的間隔，l為網孔尺度，兩者單位均為mm.

⑤導電涂料：運用于在體系的塑料外殼樹立EMI屏蔽罩、發送現有一般的或惡化的導電表面的屏蔽效能SE、避免ESD或靜電積累現象、增大結合面或密封墊片的觸摸面積。

⑥導電箔：鋁是一種良導體，在10MHz以下沒有吸收損耗，但它關于電場的任何頻率都有較好的反射損耗。運用場合請參閱有關材料。

⑦導電布：可運用于任何100kHz到GHz級頻率規模需求到達30～30dB衰減的立體屏蔽場合中。 

3、電磁兼容性新器件新材料的運用

3.1 電源線濾波器

電源線濾波器裝置在電源線與電子設備之間，用于擬制電能傳輸中寄生的電磁攪擾，對進步設備的可靠性有重要作用。濾波器答應一些頻率經過，而對其它頻率的成份加以擬制。依據攪擾源的特性、頻率規模、電壓和阻抗等參數及負載特性的要求，恰當挑選濾波器。

3.2 信號阻隔變壓器

脈沖型(數字或晶閘管門驅動)或模仿阻隔式變壓器與交流電源中運用的阻隔變壓器與交流電源中運用的阻隔變壓器的原理相同，但傳輸頻帶卻徹底不同，有用信號處理對變壓器的一些功用要求(例如失真、3dB帶寬、損耗、對稱性、阻抗、脈沖延時等)非常嚴厲。這種變壓器歸于寬帶設備，zui高頻率與zui低頻率的比值 fMAX/fMIN到達數十倍。經過在發送端或接納端堵截共模地環路，阻隔變壓器在不改變差模信號的一起擬制共模噪聲。由于共模電壓是加在變壓器一次側、 二次側的兩頭，這種阻隔器有必要具有較高的擊穿電壓：典型值為1.5kV，某些場合則高達10kV。

信號變壓器的首要優點是它的簡略、經用、持久和線性，而且價格適中。當頻率添加時，其電磁兼容功用下降。

運用場合：

當需求環路阻隔時，其頻率規模從直流到幾十MHz；

在低噪聲和低失真條件下傳輸模仿小信號(≤10mV)時，信號線上或許存在幾V至幾kV的共模電壓；

在晶閘管運用電路中，將觸發器驅動電路與共模電壓阻隔；

作為一個現場解決方案，可用來堵截一個地環路和搭建一個平衡連接或非平衡連接傳輸線路。

3.3 電源阻隔變壓器、電源穩壓器和不間斷電源

(1)電源阻隔變壓器

一般的阻隔變壓器能夠在低頻規模堵截主電源線的接地環路。當頻率升高時，電氣阻隔由于一次側間存放電容C1-2的存在而下降。為了削減寄生電容的影響，能夠運用落系、螺旋狀、分立式的一次和二次繞組，這樣能夠將寄生電容減小為原為的1/3～/10。

(2)法拉第屏蔽變壓器

在一次和二次線圈之間包著一層鋁箔或銅箔，并使之不與線圈觸摸避免形成短路。法拉第屏蔽或靜電屏蔽層接地。運用規模如下：

運用于入室電源或電源分配箱上，作為簡略1：1的阻隔變壓器，阻隔50/60Hz的地環路；

在同一體系中的某一部分重新發生對地堅持中性的交流電源，與總電源分配點堅持電氣阻隔；

運用于當體系中存在很大的對地漏電電流時，避免過渡頻繁觸發體系中的接地毛病檢測器；

能夠與電源線濾波器結合運用，電源線濾波器的衰減特性僅開始于幾十或幾百kHz以上。

3.4 暫態按捺器

變阻器和固態變阻器(transzorbs)是具有非線性V-I特性曲線的元件，能夠作為穩壓元件。當電壓經過該器件后就被箝位在等于或大于擊穿電壓VBR的電壓值上。該器件的呼應速度快，但在處理的能量值上有必定限制。

3.5 搭接、接地連續性和削減RF阻抗器件

①接地織造層或金屬帶寬而扁的導線比相同橫截而積的圓導線具有較小的電感。作為優先的挑選參考，能夠運用：扁平金屬帶；帶有扁平接地端子的扁平織造層；圓形、多股絞線的跳線。

②印制電路板(PCB)接地墊片。為了樹立一個更直接的低阻擾電磁攪擾電流接納器，需求運用接地墊片。通常在樹脂型墊片中間有一個繃簧夾，用以在一邊的OV銅板上和加一邊PCB的裝置底盤上供給較強的可靠壓力。由于繃簧是銅錫材料制成的，電氣觸摸功用杰出，觸摸電阻為mΩ數量級。

③金屬電費線槽及其肥共的金屬織造層。金屬電纜托架、公共導線和金屬織造層的作用是傳輸幾個相互連接的設備之間的部分接地EMI環流。能夠把它看作是不同底盤或地線之間的共模短路通道，但實踐上除了直流或交流50/60Hz，這種辦法不能運用于較長的間隔;可用于核算機室、工廠車間或其它有許多非屏蔽電費的大型場地，不或許或很難將它們換成屏蔽電費或裝入管道。

④地阻抗減小，墊高的金屬底板接地襯墊。為了削減傳導瞬態攪擾的輸入和周圍環境射頻場對體系的影響，能夠經過設置室內參考接地板或接地網絡加以改善。經過這種辦法，能夠很容易地在高達幾百MHz的頻率上到達20dB的改善，也能夠削減在同一個房間里的不同設備之間的地電位誤差。

另一種技能：在室內，主張裝置舉高的金屬底板(RMF)，使用地磚的筋條作為接地參考柵格；把把塑料減震墊片換成導電減震墊片，就能夠樹立很好的、持久的電氣連接。

⑤暫時接地板。這種后各解決方案開始是IBM公司的裝置規劃工程師們運用的，即裝置一塊銅板或電鍍鋼板。關于那些沒有“實踐地”的場合，由于暫時接地板與建筑特結構之間有較大的電容(300～1000pF)，這給電磁攪擾濾波器、瞬態保護器和阻隔變壓器的法拉第屏蔽層供給了有較的吸收設備。在高頻端，這種 虛地比長的、綠的或黃綠的接地導線更有用。

4、結語

在實踐EMC測驗運用中除了經過規范資格實驗室的鑒定測驗以外，還有兩種可行的辦法也是被業界所認可的：TCF和Self Ceritification(自檢證明)?？箶嚁_才能測驗是非常實用的測驗項目。實現電磁兼容的較好辦法是，將一切的數字及模仿電路均視為對高頻信號響 應的電路，用高頻規劃辦法來處理電費屏蔽、PCB布線和共模濾波。選用整塊地平面和電源面也很重要，對模仿電路也該如此，這樣做有利于限制高頻共模環環。大多數瞬態攪擾均屬高頻，并發生很強的輻射能量。