從源頭認(rèn)識(shí)電磁干擾 （EMI）

電磁干擾 (EMI) 已經(jīng)成為我們生活的一部分，要不要處理呢?許多人認(rèn)為，電子解決方案的廣泛應(yīng)用是一件好事，因?yàn)樗o我們的生活帶來舒適、安全的享受，并把醫(yī)療服務(wù)帶到我們的身邊。但是，這些解決方案同時(shí)也產(chǎn)生了具有電子危害的 EMI 信號(hào)。

EMI 信號(hào)的源頭各種各樣。這些源頭包括我們身邊常見的一些電子設(shè)備。小汽車、卡車和重型車輛本身就是 EMI 信號(hào)的產(chǎn)生器。問題在于，這些 EMI 源所處的位置與敏感電子電路的位置相同——車輛內(nèi)部。這種相互靠近會(huì)影響音頻設(shè)備、自動(dòng)門控制器以及其他設(shè)備。這類存在于車輛中的EMI噪聲是可以預(yù)見的。

但是，對(duì)于我們 21 世紀(jì)的人們無時(shí)不刻都在使用的手機(jī)來說，情況又如何呢?每一種電子設(shè)備都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。今天，手機(jī)的使用，讓我們可以在任何地點(diǎn)都能夠方便地聯(lián)系朋友、家人和商業(yè)伙伴。但是，手機(jī)也會(huì)產(chǎn)生 EMI 信號(hào)，而這還只是問題的開端。手機(jī)的發(fā)展已超出了其基本的電話功能，擁有了更多的智能電話功能。這種 EMI 噪聲對(duì)于周圍設(shè)備和電路的干擾是完全不可預(yù)知的。手機(jī)依靠高RF能量工作。即使達(dá)到了相關(guān)規(guī)定，手機(jī)也可能成為一個(gè)非故意的 EMI 源，從而干擾周圍敏感設(shè)備工作。

印刷電路板、時(shí)鐘電路、振蕩器、數(shù)字電路和處理器也會(huì)成為電路內(nèi)部 EMI 源。對(duì)電流執(zhí)行開關(guān)操作的一些機(jī)電裝置，在關(guān)鍵操作期間會(huì)產(chǎn)生 EMI。這些 EMI 信號(hào)不一定會(huì)對(duì)其他電子設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響。EMI 信號(hào)的頻譜成分和強(qiáng)度，決定了它是否會(huì)對(duì)敏感型電路產(chǎn)生意想不到的影響。

您可以將某個(gè)數(shù)字信號(hào)的頻譜成分簡化為其頻率和升時(shí)間。時(shí)鐘或者系統(tǒng)頻率建立電路的時(shí)間基準(zhǔn)，但其邊緣率形成干擾諧波。圖 1 顯示了一個(gè) 10 MHz 方波的頻譜成分。該 10 MHz 信號(hào)的邊緣率為 10 ns。請(qǐng)注意，圖 1 中這些諧波的量級(jí)隨頻率降低。一般而言，這種信號(hào)的潛在 EMI 為：

fMAX = 1/(πx tRISE) 方程式 1

10 ns 邊緣率時(shí)方程式結(jié)果為約 31.8 MHz。曲線圖顯示，最后一次明顯諧波出現(xiàn)在30 MHz。同時(shí)，圖 2 所示 1 ns 邊緣率時(shí)方程式結(jié)果為 318 MHz 最大頻率。如果您的電路易受 318 MHz 頻帶內(nèi)產(chǎn)生的頻率影響，則 EMI 諧波可能會(huì)使您的電路出現(xiàn)干擾。

圖 1 10 ns 升降時(shí)間信號(hào)的模擬 EMI 信號(hào)

圖 2 1 ns 升降時(shí)間信號(hào)的模擬 EMI 信號(hào)

實(shí)事上，更好的做法是您在其源頭消除干擾信號(hào)而不讓它通過您的電路。就車輛而言，越來越多的構(gòu)件都使用塑料來制造。但是，當(dāng)您想要找一個(gè)低阻抗接地或者實(shí)施信號(hào)屏蔽時(shí)，這卻又成了問題。一旦信號(hào)傳輸獲得“自由”，它們便“四處游蕩”，從而進(jìn)入到您的敏感系統(tǒng)中，最終帶來嚴(yán)重的破壞。