EMI 如何通過介質(zhì)干擾電路

電磁干擾 (EMI) 是我們生活的一部分。隨著時(shí)間的推移，有意和無意的 EMI 輻射源的大量產(chǎn)生會(huì)對(duì)電路造成嚴(yán)重的破壞。這些輻射源的信號(hào)并非一定會(huì)污染電路，但我們的目的就是要讓低噪聲系統(tǒng)遠(yuǎn)離這些危害。

我們可以設(shè)想，一名醫(yī)生使用一臺(tái)心電圖診斷設(shè)備，想要準(zhǔn)確地對(duì)心臟進(jìn)行診斷。在知道這是一臺(tái)高精密的測(cè)量設(shè)備后，我們便不會(huì)擔(dān)心討厭的噪聲會(huì)出現(xiàn)在診斷結(jié)果中。這是一種低頻測(cè)量，電子設(shè)備不會(huì)超過 1MHz。但是，如果使用的是一臺(tái) EMI 設(shè)計(jì)糟糕的 ECG 設(shè)備，而這時(shí)醫(yī)生又在檢查期間使用手機(jī)接電話，那么就有理由擔(dān)心診斷結(jié)果了。請(qǐng)參見圖 1。

圖 1    1.5 英尺以外的發(fā)射器（f = 470 MHz, P= 0.5W）開啟和關(guān)閉時(shí) ECG 診斷設(shè)備的心臟檢查結(jié)果

圖 1 中，系統(tǒng)的心臟輸入信號(hào)約為 0.25 mVp-p。這種小信號(hào)要求有 6000 V/V 左右的測(cè)量放大器增益。幸運(yùn)的是，圖 1 所示情況并不代表醫(yī)用 ECG 測(cè)量設(shè)備的實(shí)際性能。這種測(cè)量實(shí)際是使用圖 2 所示電路板在工程師的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的。

圖 2  精密型低電平 ECG 心率計(jì)電路板的正面圖

不要掉入這種 EMI 陷阱。小心謹(jǐn)慎地構(gòu)建電路板，并使用一些抗 EMI 的組件，它與模擬或者數(shù)字電路的帶寬無關(guān)。當(dāng)應(yīng)用電路附近存在某個(gè) EMI 源時(shí)，該輻射源可能會(huì)也可能不會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響。

使用這種低頻電路板時(shí)，來自手機(jī)的輻射噪聲是如何進(jìn)入到測(cè)量結(jié)果（請(qǐng)參見圖 1）的呢？讓我們來回顧和研究整個(gè) EMI 圖。在 EMI 方面，共有三個(gè)因素起作用：輻射源、輻射信號(hào)傳播的耦合通路以及輻射受體。本例中的輻射源是顯而易見的。但是，EMI 信號(hào)源可能通過空中無線傳播，也可能通過PCB 傳導(dǎo)，并且輻射源不明。

EMI（也稱作射頻干擾，RFI）通過直接傳導(dǎo)或者各種場(chǎng)傳播，對(duì)受體形成包圍之勢(shì)。這些場(chǎng)直接耦合進(jìn)入電路連接線和 PCB 線路中，轉(zhuǎn)換成傳導(dǎo)型 RFI。

在兩個(gè)電荷之間形成力需要三個(gè)條件：電、磁和電磁場(chǎng)（輻射）。電場(chǎng)（伏特/距離）描述兩個(gè)物理點(diǎn)之間不均勻電荷分布所形成的力。為了平衡這種電荷分布，電荷之間形成了力。

移動(dòng)的電荷或者電流形成磁場(chǎng)，它對(duì)其周圍所有其它電荷施加力。這種場(chǎng)（或者力）隨距離增加而迅速減小。請(qǐng)注意，電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互關(guān)聯(lián)，一個(gè)改變，另一個(gè)也同時(shí)改變。

最后，電子（或者電荷）的加速度形成電磁場(chǎng)。這種電磁場(chǎng)是產(chǎn)生 EMI 傳播最為常見的原因。

有沒有一種方法能夠解決這個(gè)問題呢？下次，我們將討論引起 EMI 問題的一些輻射源所具有的特性，并介紹一些小技巧，教您如何最小化這種輻射，敬請(qǐng)期待。

參考文獻(xiàn)
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• 《抗 EMI 型運(yùn)算放大器規(guī)范介紹》，作者：Wagt，Staveren，2010 年 1 月 15 日發(fā)表于 TI《應(yīng)用說明（SNOA497A）》