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| EMI 来自哪里？EMI 如何通过介质干扰电路 | ||
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如对此感兴趣，请拨打电话02l-228l84l9，QQ微信 诚招各地区市场各行业应用推广合作伙伴。查看详细联系方式。 欢迎提出产品建议，思路，合作信息，我们计入产品股份，享有对应的分红权。 电磁干扰 (EMI) 已经成为我们生活的一部分，要不要处理呢？许多人认为，电子解决方案的广泛应用是一件好事，因为它给我们的生活带来舒适、安全的享受，并把医疗服务带到我们的身边。但是，这些解决方案同时也产生了具有电子危害的 EMI 信号。 EMI 信号的源头各种各样。这些源头包括我们身边常见的一些电子设备。小汽车、卡车和重型车辆本身就是 EMI 信号的产生器。问题在于，这些 EMI 源所处的位置与敏感电子电路的位置相同——车辆内部。这种相互靠近会影响音频设备、自动门控制器以及其他设备。这类存在于车辆中的EMI噪声是可以预见的。 但是，对于我们 21 世纪的人们无时不刻都在使用的手机来说，情况又如何呢？每一种电子设备都有其优点和缺点。今天，手机的使用，让我们可以在任何地点都能够方便地联系朋友、家人和商业伙伴。但是，手机也会产生 EMI 信号，而这还只是问题的开端。手机的发展已超出了其基本的电话功能，拥有了更多的智能电话功能。这种 EMI 噪声对于周围设备和电路的干扰是完全不可预知的。手机依靠高RF能量工作。即使达到了相关规定，手机也可能成为一个非故意的 EMI 源，从而干扰周围敏感设备工作。 印刷电路板、时钟电路、振荡器、数字电路和处理器也会成为电路内部 EMI 源。对电流执行开关操作的一些机电装置，在关键操作期间会产生 EMI。这些 EMI 信号不一定会对其他电子设备产生负面影响。EMI 信号的频谱成分和强度，决定了它是否会对敏感型电路产生意想不到的影响。 您可以将某个数字信号的频谱成分简化为其频率和升时间。时钟或者系统频率建立电路的时间基准，但其边缘率形成干扰谐波。图 1 显示了一个 10 MHz 方波的频谱成分。该 10 MHz 信号的边缘率为 10 ns。请注意，图 1 中这些谐波的量级随频率降低。一般而言，这种信号的潜在 EMI 为： fMAX = 1/(πx tRISE) 方程式 1 10 ns 边缘率时方程式结果为约 31.8 MHz。曲线图显示，最后一次明显谐波出现在30 MHz。同时，图 2 所示 1 ns 边缘率时方程式结果为 318 MHz 最大频率。如果您的电路易受 318 MHz 频带内产生的频率影响，则 EMI 谐波可能会使您的电路出现干扰。
图 1 10 ns 升降时间信号的模拟 EMI 信号
图 2 1 ns 升降时间信号的模拟 EMI 信号 实事上，更好的做法是您在其源头消除干扰信号而不让它通过您的电路。就车辆而言，越来越多的构件都使用塑料来制造。但是，当您想要找一个低阻抗接地或者实施信号屏蔽时，这却又成了问题。一旦信号传输获得“自由”，它们便“四处游荡”，从而进入到您的敏感系统中，最终带来严重的破坏。
电磁干扰 (EMI) 是我们生活的一部分。随着时间的推移，有意和无意的 EMI 辐射源的大量产生会对电路造成严重的破坏。这些辐射源的信号并非一定会污染电路，但我们的目的就是要让低噪声系统远离这些危害。 我们可以设想，一名医生使用一台心电图诊断设备，想要准确地对心脏进行诊断。在知道这是一台高精密的测量设备后，我们便不会担心讨厌的噪声会出现在诊断结果中。这是一种低频测量，电子设备不会超过 1MHz。但是，如果使用的是一台 EMI 设计糟糕的 ECG 设备，而这时医生又在检查期间使用手机接电话，那么就有理由担心诊断结果了。请参见图 1。
图 1 1.5 英尺以外的发射器（f = 470 MHz, P= 0.5W）开启和关闭时 ECG 诊断设备的心脏检查结果 图 1 中，系统的心脏输入信号约为 0.25 mVp-p。这种小信号要求有 6000 V/V 左右的测量放大器增益。幸运的是，图 1 所示情况并不代表医用 ECG 测量设备的实际性能。这种测量实际是使用图 2 所示电路板在工程师的实验室中进行的。
图 2 精密型低电平 ECG 心率计电路板的正面图 不要掉入这种 EMI 陷阱。小心谨慎地构建电路板，并使用一些抗 EMI 的组件，它与模拟或者数字电路的带宽无关。当应用电路附近存在某个 EMI 源时，该辐射源可能会也可能不会对它产生影响。 使用这种低频电路板时，来自手机的辐射噪声是如何进入到测量结果（请参见图 1）的呢？让我们来回顾和研究整个 EMI 图。在 EMI 方面，共有三个因素起作用：辐射源、辐射信号传播的耦合通路以及辐射受体。本例中的辐射源是显而易见的。但是，EMI 信号源可能通过空中无线传播，也可能通过PCB 传导，并且辐射源不明。 EMI（也称作射频干扰，RFI）通过直接传导或者各种场传播，对受体形成包围之势。这些场直接耦合进入电路连接线和 PCB 线路中，转换成传导型 RFI。 在两个电荷之间形成力需要三个条件：电、磁和电磁场（辐射）。电场（伏特/距离）描述两个物理点之间不均匀电荷分布所形成的力。为了平衡这种电荷分布，电荷之间形成了力。 移动的电荷或者电流形成磁场，它对其周围所有其它电荷施加力。这种场（或者力）随距离增加而迅速减小。请注意，电场和磁场相互关联，一个改变，另一个也同时改变。 最后，电子（或者电荷）的加速度形成电磁场。这种电磁场是产生 EMI 传播最为常见的原因。 EMI 辐射信号强度解析 需要距离辐射源多远才能使辐射信号不干扰系统呢？要想知道这个问题的答案，需要思考下面两个问题：1）辐射源的辐射能量大小；2）系统的 EMI 保护电路性能如何。本文中，我们将首先讨论第一个问题。 呈辐射状的电磁干扰 (EMI) 信号会从辐射源传播至某个接收单元。根本而言，这些信号的功率或者电压强度在“触及”敏感的电路时，取决于发送器的功率/天线增益以及辐射源和接收器之间的距离（请参见图 1）。
图 1 辐射源和接收器之间的 EMI 电场和功率密度关系 在进行 EMI 评估时，可能会利用电场强度或者辐射功率密度参数。电场强度量化了辐射源干扰电压的大小。这种窄带或者宽带 EMI 信号测量单位为伏每米(V/m)。您可以根据喜好，对这种电场强度单位进行修改，将它们转换成dBμV/m，其中dBμV = 20 log (V) + 120μV。 窄带 EMI 信号一般为重复信号或者脉冲序列。利用图 1 所示简单公式，可以在距离 EMI 辐射源的某个地方，迅速计算出辐射电压的极端估计情况Er。宽带 EMI 信号一般为单个脉冲，例如：闪电、一次 ESD 事件或者火花隙。这些脉冲类型事件都包含多个频率。宽带信号难以测量，因为它们不重复且速度快。 辐射功率密度单位也可用于描述窄带事件。EMI 窄带的测量单位（辐射功率密度）可以为瓦特每平方米，即W/m2。通信工程师使用功率密度表示 EMI 信号，用于解决其窄带 EMI 问题。可以将辐射功率密度单位转换成 dBm/m2，其中 dBm (dB milliwatts) = 10 log (W)。 在实验室中，可以在时域和频域中对EMI信号进行预分析。使用一台示波器对信号进行时域观察，然后再使用一台频谱分析仪对信号进行频域评估。但是，通过联邦通信委员会 (FCC) 和欧洲国际特别委员会 (CISPR) 无线电干扰认证的一些公司，必须在产品上市以前就进行所有辐射 EMI 测量。这种要求可以确保测试结果完全符合 FCC 和/或 CISPR 规定。测试方法包括使用环境测试，并使用经过校准的EMI 测试设备和天线。FCC 和 CISPR 要求设备发射的辐射信号必须在规定值以下。FCC 和 CISPR 相关文件包括 EN 55011、EN 55013、EN 55014、EN 55015、EN 55022 和 EN 50081-1.2（通用辐射标准）。
图 2 FCC 和 CISPR 辐射限制—30MHz 到 1GHz，测量距离 10m 图 2 中，A 类限制针对商业、工业或者企业环境下使用的电子设备。B 类限制针对家用电子设备。A 类限制也可能适用于家用电子设备。B 类限制更加严格，因为这类设备可能会靠近TV和无线电接收设备放置。 |
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