文档介绍：EMI 控制技术
现有的系统级 EMI 控制技术包括: FARADAY(法拉第)盒中(注
意包含电路的机械封装应该密封)来实现 EMI 屏蔽; I/O 端口采取滤
波和衰减技术来实现 EMI 控制;,或者在电路板上采
取适当的设计技术严格控制 PCB 走线和电路板层(自屏蔽)的电容和电感,从而改善 EMI
性能。
一般来说,越接近 EMI 源,实现 EMI 控制所需的成本就月小。PCB 的集成电路芯片是
EMI 最主要的能量来源,因此如果能够深入了解集成电路芯片的内部特征,可以简化 PCB
和系统级设计中的 EMI 控制。
EMI 的来源
数字集成电路从逻辑高到逻辑低之间的转换或者从逻辑低到逻辑高之间的转换过程,输
出端产生的方波信号频率并不是导致 EMI 的唯一频率成分。该方波中包含频率范围宽广的
正弦谐波分量,这些正弦谐波分量构成工程师所关心的 EMI 频率成分。最高的 EMI 频率也
称为 EMI 发射带宽,它是信号上升时间而不是信号频率的函数。计算 EMI 发射带宽的公式
为:
F=,其中:F 是频率,单位是 GHz;Tr 是单位为 ns(纳秒)的信号上升时间或
者下降时间。
从上述公式不难看出,如果电路的开关频率为 50MHz,而采用的集成电路芯片的上升
时间是 1ns,那么该电路的最高 EMI 发射频率将达到 350MHz ,远远大于该电路的开关频
率。而如果 IC 的上升时间为 500ps,那么该电路的最高 EMI 发射频率将高达 700 MHz。众
所周知,电路中的每一个电压值都对应一定的电流,同样每一个电流都存在对应的电压。当
IC 的输出在逻辑高到逻辑低或者逻辑低到逻辑高之间变换时,这些信号电压和信号电流就
会产生电场和磁场,而这些电场和磁场的最高频率就发射带宽。电场和磁场的强度以及对外
辐射的百分比,不仅是信号上升时间的函数,同时也取决于对信号源到负载点之间信号信道
上电容和电感的控制的好坏,在此,信号源位于 PCB 板的 IC 内部,而负载位于其它的 IC
内部,这些 IC 可能在 PCB 上,也可能不在该 PCB 上。为了有效地控制 EMI,不仅需要关
注 IC 芯片自身的电容和电感,同样需要重视 PCB 上存在的电容和电感。
当信号电压与信号回路之间的耦合不紧密时,电路的电容就会减小,因而对电场的抑制
作用就会减弱,从而是 EMI 增大;电路中的电流也存在同样的情况,如果电流同返回路径
之间耦合不佳,势必加大回路上的电感,从而增强了磁场,最终导致 EMI 增加。换句话说,
对电场控制不佳通常也会导致磁场抑制不佳。用来控制电路板中电磁场的措施与用来抑制
IC 封装中电磁场的措施大体相似。正如同 PCB 设计的情况,IC 封装设计将极大地影响 EMI。
电路中相当一部分电磁辐射是由电源总线中的电压瞬变再成的。当 IC 的输出级发生跳
变并驱动相连的 PCB 线为逻辑“高”时,IC 芯片将从电源中吸纳电流,提供输出级所需的
能量。对于 IC 不断转换所产生的超高频电流而言,电源总线始于 PCB 上的去耦网络,止于
IC 的输出级。如果输出级的信号上升时间