隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著電子設(shè)備密度的增加和工作頻率的提高，電磁干擾問題日益凸顯。電磁干擾(EMI)對電子設(shè)備的正常運行和性能穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響，因此，對電磁干擾進行深入分析并提出解決方案顯得尤為重要。本文將探討電子信息工程中電路設(shè)計中的電磁干擾問題，并針對其產(chǎn)生的原因和解決方案進行詳盡闡述。
電磁干擾是指電磁場中的能量以非預(yù)期的方式影響了電子設(shè)備的性能。它可以由內(nèi)部和外部因素產(chǎn)生。內(nèi)部因素主要包括電路中的信號互相干擾和互調(diào)產(chǎn)生的干擾;外部因素則包括其他設(shè)備或環(huán)境中的電磁輻射對目標(biāo)設(shè)備的影響。根據(jù)干擾的頻率范圍，電磁干擾可分為導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類。
導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾是指電磁能量通過導(dǎo)線或電纜傳遞到其他電路中，造成設(shè)備之間的干擾。這種干擾主要源自電路中的功率線或信號線上的電流快速變化，導(dǎo)致電磁場的輻射。而輻射干擾則是指電磁波在空間中傳播，通過電磁波的輻射作用影響其他電子設(shè)備。
電磁干擾，英文名稱為Electro Magnetic Interference，簡稱EMI，是指任何在傳導(dǎo)或者在有電磁場伴隨著電壓、電流的作用下而產(chǎn)生會降低某個裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，還有可能對生物或者物質(zhì)產(chǎn)生不良影響的電磁現(xiàn)象。
隨著板級與封裝級電子系統(tǒng)向低電壓、高功耗、高密度以及高速度的發(fā)展趨勢，信號完整性、電源完整性和電磁兼容性已成為高速電路設(shè)計與系統(tǒng)級封裝中的研究熱點。一方面，電源需給狀態(tài)切換時的芯片提供大量瞬時電流，會在供電網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓波動，電壓波動在電源分配網(wǎng)絡(luò)上傳播形成噪聲或電磁干擾信號。另一方面，電磁干擾將通過電源分配網(wǎng)絡(luò)耦合到相關(guān)的信號線上，從而引起眼圖閉合、信號畸變等信號完整性問題。因此，高速電路中的信號完整性、電源完整性及其相互作用問題已經(jīng)成為目前板級設(shè)計和封裝級設(shè)計中熱點與瓶頸。隨著系統(tǒng)速率的提高，信號完整性與電源完整性之間的互相影響和制約關(guān)系表現(xiàn)得更加突出，有必要對其綜合研究，在實際應(yīng)用中協(xié)同考慮以提高系統(tǒng)性能。
二.電磁干擾產(chǎn)生分類
電磁干擾的產(chǎn)生可以分為：
1.內(nèi)部干擾，內(nèi)部電子元件之間的相互干擾：工作電源通過線路的分布電源和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾;信號通過地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合，或?qū)Ь€之間的互感造成的影響;設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾;大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其他部件造成干擾。
2.外部干擾，電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對線路、設(shè)備或系統(tǒng)的影響：外部高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);空間電磁對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾;工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變造成的干擾。
不管復(fù)雜系統(tǒng)還是簡單系統(tǒng)，任何一個電磁干擾的發(fā)生都必須具備3個基本條件：具有干擾源;有傳播干擾能量的途徑(或通道);有被干擾對象(敏感設(shè)備)。
電磁干擾源有多種分類方法，一般說來電磁干擾源分為自然干擾源與人為干擾源，自然干擾源指由于大自然現(xiàn)象所造成的各種干擾源，例如大氣噪聲源、宇宙噪聲源和熱噪聲源等。人為干擾源是由機電或其他人工裝置產(chǎn)生電磁能量干擾，其中一部分是專門用來發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達和導(dǎo)航等無線電設(shè)備，稱為有意發(fā)射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射，如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動機械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。因此這部分又稱為無意發(fā)射干擾源;從電磁干擾屬性來分，可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源，功能性干擾源系指設(shè)備實現(xiàn)功能過程中造成對其他設(shè)備的直接干擾。非功能性干擾源是指用電裝置在實現(xiàn)自身功能的同時伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用，如開關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。
電磁干擾的傳輸是通過耦合方式進行的。所謂耦合指的是設(shè)備/電路與設(shè)備/電路之間的電磁聯(lián)系。耦合可以將電磁能量從一個設(shè)備/電路傳到另一個設(shè)備/電路。電磁耦合路徑包括傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合，包括通過線路的電路性耦合，以及導(dǎo)體間電容和互感而形成的耦合，可以建立電路模型進行分析。傳導(dǎo)耦合必須在干擾源和敏感設(shè)備之間有完整的電路連接，干擾信號沿著這個連接電路傳遞到敏感設(shè)備，產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。傳導(dǎo)耦合按其原理可分為三種基本的耦合形式：電阻性耦合、電感性耦合和電容性耦合，在實際情況中，它們往往是同時存在、互相聯(lián)系的;輻射耦合，由輻射源向自由空間傳播電磁波，感應(yīng)電路的兩根導(dǎo)線就像天線一樣，接受電磁波，形成干擾耦合。干擾源距離敏感設(shè)備比較近的時候，如果輻射源有低電壓大電流，則磁場起主要作用。如果干擾源有高電壓小電流，則電場起主要作用。對于輻射形成的干擾，主要采用屏蔽技術(shù)來抑制。在實際工程中，兩個設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因為多種途徑的耦合同時存在，反復(fù)交叉耦合，共同產(chǎn)生干擾，才使電磁干擾變得難以控制。
敏感設(shè)備是對干擾對象總稱，它可以是一個很小的元件或一個電路板組件，也可以是一個單獨的用電設(shè)備甚至可以是一個大型系統(tǒng)。
所有的電子電路都可能受到電磁干擾。但是不同的功能模塊可能受電磁干擾的影響程度或抗干擾能力不一樣。例如在數(shù)字電路中，復(fù)位、中斷、控制信號等臨界信號最易受到電磁干擾的影響，控制電路、模擬電路和電源調(diào)整電路同樣容易受到電磁干擾的影響，在電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，EMC)的設(shè)計中需要特別注意。
- 電壓和電流波形都有很豐富的頻率成分
- 超過200M時由于幅值已經(jīng)很低，所以影響很小
- 波形影響低頻部分
- 上升沿和下降沿影響高頻部分
- 占空比對個頻譜幅值有一點影響
可以看到電磁干擾的過程并不簡單，但也并非復(fù)雜難解。只有在充分理解EMI的原力之后才能對EMI進行行之有效的規(guī)避和抑制，希望大家在閱讀過本文后能對EMI有進一步的了解。
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