电子电路中，为什么频率高就会出现EMC问题？ 第1页

只要您读过上面任何一本书， 就不会用 “比喻”来讨论一个能仿真和建模分析的东西。

飞思卡尔的官网上也有一份 《电路板极的电磁兼容设计》。

       https://www.nxp.com/docs/zh/application-note/AN2321.pdf  https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_33/ourdev_581698AYT41W.pdf     

现在 NXP 的官网上还有一份 《电路板极的电磁兼容设计》。

       https://www.nxp.com/docs/zh/application-note/AN2321.pdf  https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN2321.pdf     

自从早期的无线电和电报通信以来，人们已经知道一个火花间隙产生的电磁波具有丰富的频谱内容（频率成分）。火花间隙产生的电磁波具有丰富的频谱内容（频率成分）。这些波可以在各种电子和电气设备中造成干扰或噪音，如无线电接收器和电话通信。许多其他的电磁辐射源，如闪电、继电器。直流电动机和荧光灯也会产生电磁波。丰富的频谱内容，可对这些设备造成干扰。

还有一些电磁辐射源只包含一个狭窄的频率带。高压输电线路产生电磁辐射 在电源频率[60赫兹；欧洲为50赫兹]。无线电发射器 通过将信息（语音、音乐等）编码在一个载波频率上，发射所需的辐射。无线电接收机拦截这些电磁波，将其放大，并提取被编码在波中的信息。

另一个重要且日益重要的来源是与数字计算机特别是数字电子设备有关的 和一般的数字电子设备。这些数字设备利用脉冲来表示一个二进制数字，0（关闭）或1（打开）。数字和其他符号被表示为作为这些二进制数字的序列。脉冲的转换时间从 脉冲从关到开，反之亦然，这也许是决定脉冲频谱内容的最重要因素。

EMC的设计不仅对所需的功能性能很重要。设备还必须满足世界上几乎所有国家的法律要求的法律要求，然后才能出售。设计一个电子产品来执行一个新的和令人兴奋的功能，如果它不能被投放到市场上，那就是白费力气了!

EMC设计技术和方法已经成为设计的一个组成部分。因此EMC的设计已经成为电气工程师背景的基本组成部分。

电磁干扰（EMI）是一个双重作用的问题。

特别是在军事用途中，设备的辐射干扰不能超过规范所允许的水平，也不能被定义的外部干扰所影响。这些信号水平是针对辐射和传导定义的。

进入和离开设备的辐射干扰通常可以通过良好的接地技术和关键电路的屏蔽来阻隔。由电源、控制或负载线路传导的干扰可能需要安装低通滤波器。低通滤波器减少进入和离开设备的两个方向的传导噪声。

局部EMI会给仪器带来问题。隔离放大器的长引线会提供了一个大的环路，磁场可以穿透并诱发假电压。即使是双绞线，也有一个不太明显的环路。即使采取预防措施，在有交流或高纹波电流的电路中，也不可能总是消除所有杂散拾音。然而，污染信号可以通过适当的措施来中和。

例如， 分流计量的预防措施也适用于示波器在有干扰情况下对低电平信号的测量。示波器的接地线应沿着探头来回环绕，以尽量减少环路面积和由此产生的感应电压。

电磁兼容性（EMC）现在已经成为任何涉及电气和电子设备和系统的设计、建造、制造和安装项目的主要考虑因素。电气设备的设计不仅要满足功能技术性能的要求，还必须适当考虑到设备在预定工作地点与电磁环境的相互作用。

例如，如果设备要在钢铁厂中可靠地运行，那么设计者、购买者、安装者和操作者就必须了解电磁环境的性质以及可能导致设备误操作或故障的不必要的耦合。

例如，对于与安全有关的设备，对系统运行的任何干扰都会产生严重的后果。同样，设备本身产生的电磁干扰也会对无线电接收造成干扰。在家用无线电和电视接收的情况下，这可能会对接收质量产生不利影响，但也可能会阻碍紧急频道，在某些情况下，例如无线电控制的起重机，可能会导致故障，对可靠性和安全性产生潜在影响。

一般来说，控制设备的电磁“排放”和对预期工作环境中的电磁干扰提供足够的免疫力这两个方面是任何设备或系统设计的关键特征。多年来，人们已经认识到控制电磁污染的必要性，大多数国家已经出台了法律规定，以支持电磁频谱的有效利用。这体现在对EMC的要求上。

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电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）

指任何在传导或电磁场伴随着电压、电流的作用而产生会降低某个装置、设备或系统的性能，或可能对生物或物质产生不良影响之电磁现象。电子设备都会产生传导性电磁噪声干扰，还能透过电源线传导（一般称作Power Line Noise）。电磁干扰也是变频器驱动系统的一个主要问题。在许多国家，尤其在欧洲，对任何系统可能散发的电磁干扰有严格的限制。

电磁干扰是一种不断增加的环境污染形式。影响范围很广，从广播接收的噼啪声带来的小麻烦，到安全关键控制系统的损坏带来的潜在的致命事故。各种形式的电磁干扰可能会导致电气和电子故障，可以阻止射频（rf）频谱的正确使用，可以点燃易燃或其他危险的气氛，甚至可能对人体组织产生直接影响。随着电子系统更深入地渗透到社会的各个方面，干扰影响的可能性和EMI引起的严重事件的可能性都会增加。

电磁干扰的威胁是通过采用电磁兼容性（EMC）的做法来控制的。定义为："一个设备、设备单元或系统在其电磁环境中令人满意地运行，而不对该环境中的任何东西引入不可容忍的电磁干扰的能力。"

术语EMC有两个互补的方面：

它描述了电气和电子系统在不干扰其他系统的情况下运行的能力；（辐射量）

它描述了这些系统在特定的电磁环境中按预期运行的能力。（免疫力）

当电子设备暴露在电磁（EM）场中时可能发生电磁干扰（EMI）。任何有电子电路的设备都可能受到EMI的影响。随着电磁波谱的使用越来越多，电子设备越来越复杂和精密，电磁干扰的问题正在引起人们的注意。

在解决EMI问题时，要考虑一个源、一个路径和一个受体。

来自源的电磁能量通过路径传播，并干扰受体的操作。所有这三者都必须存在才能有EMI问题。路径可以是传导的、辐射的、电感的、或与电容耦合的、或与静电放电的，或上述任何一种的组合。要了解EMI的影响，要考虑两个因素。辐射和免疫力（易感性）。辐射是对来自射频源的电磁能量的一种衡量。免疫力涉及外部电磁能源对电子设备运行的干扰程度。设备在一定程度的电磁干扰下会有免疫力，而在超过这个水平时就会变得易受影响。

三个最常见的EMI问题是射频干扰、静电放电和电源干扰。

EMI包括任何不需要的、虚假的、传导的或辐射的电信号，这些信号会导致系统或设备性能不可接受的下降。

EMC问题的例子包括计算机干扰调频收音机的接收，运行中的吸尘器导致电视上出现 "雪花"，当你在电力线下行驶时，汽车收音机发出嗡嗡声，机场雷达干扰笔记本电脑的显示，以及电话被雷电引起的电话线浪涌损坏。虽然EMI的影响有时是轻微的，如电视上的瞬间干扰，其他时间的影响可能是更大的灾难性。例如，如果一个信号干扰了一个医疗设备的操作，而这个设备是用来监测一个在重症监护室的病人，就会产生严重的后果。

不需要的发射是传导的（电压或电流）或辐射的（电场或磁场）。

对于EMI的发生，必须存在3个基本要素：

一个电气噪声（EMI）源，一个耦合路径和一个受体。

从源头到受体的耦合路径可以是4个类别中的一个：

传导（电流），电感耦合（磁场），电容耦合（电场），和辐射（电磁场）。

电磁干扰源可以是任何传输、分配、处理或利用任何形式的电能的设备，其操作的某些方面会产生可能导致设备性能下降的传导或辐射信号。这些源可能有相互重叠的范围。

• 自然EMI源：与自然现象相关的源。包括大气中的电荷/放电现象，如闪电和静电，以及地外源，包括来自辐射星系源，如射电星、星系和其他宇宙源。所有的自然源都被分为宽带、非相干、辐射和非故意的。
• 人为EMI源：人造设备相关的源，如电力线、汽车点火器、荧光灯、LED灯等。
• 宽带EMI：电磁传导和辐射信号，延伸到大于受体的带宽的频率范围。
• 窄带EMI： 幅度随频率变化的电磁传导和辐射信号，其频率范围比感受器的带宽窄。
• 相干宽带信号：信号的相邻分量（在频域）具有明确的振幅、频率和相位关系。
• 非相干宽带信号： 信号的相邻成分（在频域）在相位或振幅上是随机或伪随机的（带宽有限）。
• 传导式EMI：通过电气传导路径（即电线、地平面等）传输的噪声信号。
• 辐射EMI：通过空间从源头到受体传输的电场和磁场。
• 有意的辐射发射器：主要功能取决于辐射发射器的发射器。例子包括（被许可的）电子通信系统。这些包括通讯、导航和雷达系统。
• 无意（机密）辐射设备：辐射无线电频率的设备，但不被视为其主要功能。
• 受限辐射设备：故意将电磁辐射用于通信或数据传输以外的目的的设备。(即车库门操作系统、无线麦克风等)。

变压器、螺线管和继电器这样的电感设备会产生低阻抗场，如果它们不受控制，就会成为EMI的来源。产生瞬态电流的设备也是 EMI 的来源。无线电频率干扰（RFI）是一个严重的问题，今天存在大量的无线电发射器。

无线电发射器的范围从大型、高功率发射器，如广播、通信和雷达，到小型、低功率设备，如手持收音机和移动电话。无线电发射器的问题是双重的，因为设备会对附近的无线电和电视接收器造成干扰，而且设备会被附近的发射器干扰。无线电和电视接收器可能非常容易受到附近电脑的射频干扰污染。数字信号含有谐波，可以扩展到GHz范围。这种不必要的能量可以通过作为天线的电缆和电线辐射，或通过交流电源系统传导。正是这种辐射问题，导致世界各国通过了EMI法规。

上世纪70年代，由于消费者对电视干扰的投诉，促使FCC在80年代启动了个人和商业计算机的强制性EMI测试。数字电路通常是发射的主要来源，而模拟电路比数字电路更容易受到射频干扰。

静电放电（ESD）也是一个EMI 来源。ESD事件开始于一个非常缓慢的能量积累，然后是一个非常快速的释放。这种快速击穿导致现代电子系统的EMI问题。静电放电产生的EMI频率高达数百兆赫兹。

【未完待续】

       Miedzinski, J, “Electromagnetic screening — theory and practice,” The Electrical Research Association, Technical Report M/T135, 65 pages, 1959.  Kaden, H, “Wirbelstrome und Schirmung in der Nachrichtentechnik,” 2nd Edition, Springer-Verlag, NY, 1959.  Harrison, C W and Papas, C H, “On the attenuation of transient fields by imperfectly conducting spherical shields,” IEEE Trans on Antennas and Propagation, AP-13, pp 960–966, 1965.     

       On the Attenuation of Transient Fields by Imperfectly Conducting Spherical Shells   https://authors.library.caltech.edu/93525/1/01138552.pdf