EMC

磁珠和电感在解决EMI和EMC方面的作用有什么区别，各有什么特点，是不是使用磁珠的效果会更好一点呢？

磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是用来吸收超高频信号，象一些RF电路，PLL，振荡电路，含超高频存储器电路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在电源输入部分加磁珠，而电感是一种蓄能元件，用在LC振荡电路，中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHZ. 磁珠有很高的电阻率和磁导率，等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。

磁珠的功能主要是消除存在于传输线结构（电路）中的RF噪声，RF能量是叠加在直流传输电平上的交流正弦波成分，直流成分是需要的有用信号，而射频RF能量却是无用的电磁干扰沿着线路传输和辐射（EMI）。要消除这些不需要的信号能量，使用片式磁珠扮演高频电阻的角色（衰减器），该器件允许直流信号通过，而滤除交流信号。通常高频信号为30MHz以上，然而，低频信号也会受到片式磁珠的影响。磁珠有很高的电阻率和磁导率，他等效于电阻和电感串联，但电阻值和电感值都随频率变化。他比普通的电感有更好的高频滤波特性，在高频时呈现阻性，所以能在相当宽的频率范围内保持较高的阻抗，从而提高调频滤波效果。

电子技术的发展变化必然给板级设计带来许多新问题和新挑战。首先，由于高密度引脚及引脚尺寸日趋物理极限，导致低的布通率；其次，由于系统时钟频率的提高，引起的时序及信号完整性问题；第三，工程师希望能在PC平台上用更好的工具完成复杂的高性能的设计。由此，我们不难看出，PCB板设计有以下三种趋势：-高速数字电路（即高时钟频率及快速边沿速率）的设计成为主流。

——产品小型化及高性能必须面对在同一块PCB板上由于混合信号设计技术（即数字、模拟及射频混合设计）所带来的分布效应问题。

设计难度的提高，导致传统的设计流程及设计方法，以及PC上的CAD工具很难胜任当前的技术挑战。以下介绍高速设计中使用的技巧。

一、高频电路布线技巧

1）高频电路往往集成度较高，布线密度大，采用多层板既是布线所必须的，也是降低干扰的有效手段。

2）高频电路器件管脚间的引线弯折越少越好。高频电路布线的引线最好采用全直线，需要转折，可用45°折线或圆弧转折，这种要求在低频电路中仅仅用于提高铜箔的固着强度，而在高频电路中，满足这一要求却可以减少高频信号对外的发射和相互间的耦合。

3）高频电路器件管脚的引线越短越好。

对于从事单片机应用系统（软硬件）设计的工程技术人员来说，掌握一定的EMC测试技术是十分必要的。

一、关于EMC

EMC：Electromagnetic Compatibility，即电磁兼容性。指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。

它包括电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）两部分。由于电器产品在使用时对其它电器有电磁干扰，或受到其它电器的电磁干扰，它不仅关系到产品工作的可靠性和安全性，还可能影响其它电器的正常工作，甚至导致安全危险。

二、EMC测试两大内容

1.对其向外界发送的电磁骚扰强度进行测试，以便确认是否符合有关标准规定的限制值要求；

2.对其在规定电磁骚扰强度的电磁环境条件下进行敏感度测试，以便确认是否符合有关标准规定的抗扰度要求。

三、单片机系统EMC测试

1.测试环境

为了保证测试结果的准确和可靠性，电磁兼容性测量对测试环境有较高的要求，测量场地有室外开阔场地、屏蔽室或电波暗室等。

2.测试设备

6、计算过滤器响应

我们可以通过使用典型分压器计算的频率相关版本来计算低通滤波器的理论行为。电阻分压器的输出表示如下：

RC滤波器使用等效结构，但是我们有一个电容器代替R 2。首先，我们用电容器的电抗（X C）代替R 2（在分子中）。接下来，我们需要计算总阻抗的大小并将其放在分母中。因此，我们有：

让我们一起来看看处理EMC问题中最常用的手段-RC滤波。

本文介绍了滤波的概念，并详细说明了电阻 - 电容（RC）低通滤波器的用途和特性。

1、时域和频域

当我们在示波器上查看电信号时，会看到一条线，表示电压随时间的变 化。在任何特定时刻，信号只有一个电压值。我们在示波器上看到的是信号的时域表示。

典型的示波器很直观，但它也有一定的限制性，因为它不直接显示信号的频率内容。与时域表示相反，频域表示（也称为频谱）通过识别同时存在的各种频率分量来传达关于信号的信息。

一、什么是共模与差模

电器设备的电源线，电话等的通信线，与其它设备或外围设备相互交换的通讯线路，至少有两根导线，这两根导线作为往返线路输送电力或信号，在这两根导线之外通常还有第三导体,这就是"地线"。

电压和电流的变化通过导线传输时有两种形态，一种是两根导线分别做为往返线路传输，我们称之为"差模"；另一种是两根导线做去路，地线做返回传输，我们称之为"共模"。

如上图，蓝色信号是在两根导线内部作往返传输的，我们称之为"差模"；而黄信号是在信号与地线之间传输的，我们称之为"共模"。

任何两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示：

1、共模干扰

共模干扰在导线与地（机壳）之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；

第一部分 电磁骚扰的耦合机理

1、基本概念

电磁骚扰传播或耦合，通常分为两大类：即传导骚扰传播和辐射骚扰传播。通过导体传播的电磁骚扰，叫传导骚扰；通过空间传播的电磁骚扰，叫辐射骚扰。

上图传染病的模型非常近似：

2、 电磁骚扰的常用单位

骚扰的单位通用分贝来表示，分贝的原始定义为两个功率的比：

确定最佳印刷电路板布局的关键之一是了解信号返回电流的实际流动方式和方向，大多数设计人员只考虑信号电流的流向(显然是在信号迹线上)，而忽略了返回电流所经过的路径。

为了解决上述问题，我们必须了解高频电流是如何在导体中流动的。

首先，最低阻抗的返回路径是在信号迹线正下方的平面上(不管这是电源还是地平面)，因为这提供了最低的电感路径，这也产生了最小的电流环路面积可能。

其次，由于“集肤效应”，高频电流不能穿透导体，因此高频时导体中的所有电流都是表面电流。

这种影响将发生在所有频率超过30MHz的1盎司铜层，因此，PCB中的平面实际上是两个导体而不是一个导体。

在平面的上表面会有电流，在平面的下表面会有不同的电流或者根本没有电流。

当现有返回路径出现不连续时，就会出现严重的EMC问题。这些不连续性导致回流电流在更大的回路中流动，从而增加了电路板的辐射，增加了相邻线路之间的串扰，造成波形失真。

此外，在恒阻抗pcb板中，返回路径的不连续性会改变线路的特性阻抗。

下面讨论最常见的返回路径不连续。

之前跟大家分享过“PCB层叠EMC系列”知识，提到了四层板和六层板，今天我们一起看看八层半和十层板。

回顾请戳链接：PCB层叠EMC系列知识

八层板

一个八层板可以用来增加两个走线层或通过增加两个平面来提高EMC性能。虽然我们看到了这两种情况的例子，但我想说的是8层板层叠的大多数用于提高EMC性能，而不是增加额外的走线层。

八层板比六层板成本增加的百分比小于从四层增加到六层的百分比，因此更容易证明成本增加是为了改善EMC性能。

因此，大多数八层板(以及我们将在这里集中讨论的所有板)由四个布线层和四个平面层组成。

八层板第一次为我们提供了机会，可以轻松地满足最初提出的五个目标。尽管有许多可能的层叠结构，但我们只讨论通过提供出色的EMC性能证明了的少数几种层叠。

如上所述，通常使用8层来提高电路板的EMC性能，而不是增加布线层的数量。