引言 

 

所謂EMC就是：設備或係統在其電磁環境中能正常工作
，且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。EMC測試包括兩大方麵內容：對其向外界發送的電磁騷擾強度進行測試，以便確認是否符合有關標準規定的限製值要求；對其在規定電磁騷擾強度的電磁環境條件下進行敏感度測試
，以便確認是否符合有關標準規定的抗擾度要求。

 

對於從事單片機應用係統設計的工程技術人員來說，掌握一定的EMC測試技術是十分必要的。EMC是電磁兼容（Electro-MagneTIc CompaTIbility）的縮寫，它包括電磁幹擾（EMI）和電磁敏感性（EMS）兩(liang)部(bu)分(fen)。由(you)於(yu)電(dian)器(qi)產(chan)品(pin)在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)對(dui)其(qi)它(ta)電(dian)器(qi)有(you)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)

，或(huo)受(shou)到(dao)其(qi)它(ta)電(dian)器(qi)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)
，它(ta)不(bu)僅(jin)關(guan)係(xi)到(dao)產(chan)品(pin)工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)，還(hai)可(ke)能(neng)影(ying)響(xiang)其(qi)它(ta)電(dian)器(qi)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)


，甚(shen)至(zhi)導(dao)致(zhi)安(an)全(quan)危(wei)險(xian)。

 

單片機係統EMC測試 

 

（1）測試環境

 

為了保證測試結果的準確和可靠性
，電磁兼容性測量對測試環境有較高的要求
，測量場地有室外開闊場地、屏蔽室或電波暗室等。

 

（2）測試設備

 

電磁兼容測量設備分為兩類：一類是電磁幹擾測量設備，設備接上適當的傳感器，就可以進行電磁幹擾的測量；另一類是在電磁敏感度測量
，設備模擬不同幹擾源，通過適當的耦合/去耦網絡
、傳感器或天線，施加於各類被測設備，用作敏感度或幹擾度測量。

 

（3）測量方法

 

電磁兼容性測試依據標準的不同，有許多種測量方法，但歸納起來可分為4類
；傳導發射測試
、輻射發射測試、傳導敏感度（抗擾度）測試和輻射敏感度（抗擾度）測試。

 

（4）測試診斷步驟

 

圖1給出了一個設備或係統的電磁幹擾發射與故障分析步驟。按照這個步驟進行
，可以提高測試診斷的效率。

 

（5）測試準備

 

①試驗場地條件：EMC測試實驗室為電波半暗室和屏蔽室。前者用於輻射發射和輻射敏感測試，後者用於傳導發射和傳導敏感度測試。

 

②環境電平要求：傳導和輻射的電磁環境電平最好遠低於標準規定的極限值，一般使環境電平至少低於極限值6dB。

 

③試驗桌。

 

④測量設備和被測設備的隔離。

 

⑤敏感性判別準則：一般由被測方提供，並實話監視和判別，以測量和觀察的方式確定性能降低的程度。

 

⑥被測設備的放置：為保證實驗的重複性，對被測設備的放置方式通常有具體的規定。

 

 

（6）測試種類

 

傳導發射測試
、輻射發送測試、傳導抗擾度測試
、輻射抗擾度測試。

 

（7）常用測量儀

 

電磁幹擾（EMI）和電磁敏感度（EMS）測試
，需要用到許多電子儀器，如頻譜分析儀、電磁場幹擾測量儀
、信號源、功能放大器、示波器等。由於EMC測試頻率很寬（20Hz～40GHz）
、幅度很大（μV級至kW級）
、模式很多（FM
、AM等）
、姿態很多（平放、斜放等），因(yin)此(ci)正(zheng)確(que)地(di)使(shi)用(yong)電(dian)子(zi)儀(yi)器(qi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。測(ce)量(liang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)的(de)合(he)適(shi)儀(yi)器(qi)是(shi)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)。頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)是(shi)一(yi)種(zhong)將(jiang)電(dian)壓(ya)幅(fu)度(du)隨(sui)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)的(de)規(gui)律(lv)顯(xian)示(shi)出(chu)來(lai)的(de)儀(yi)器(qi)，它(ta)顯(xian)示(shi)的(de)波(bo)形(xing)稱(cheng)為(wei)頻(pin)譜(pu)。頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)克(ke)服(fu)了(le)示(shi)波(bo)器(qi)在(zai)測(ce)量(liang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)中(zhong)的(de)缺(que)點(dian)，能(neng)夠(gou)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)各(ge)個(ge)頻(pin)率(lv)上(shang)的(de)幹(gan)擾(rao)強(qiang)度(du)，用(yong)頻(pin)譜(pu)分(fen)析(xi)儀(yi)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)顯(xian)示(shi)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)各(ge)個(ge)頻(pin)譜(pu)分(fen)量(liang)。

 

zaijiejuedianciganraowentishi
，zuizhongyaodeyigewentishipanduanganraodelaiyuan。zhiyouzhunquejiangganraoyuandingweihou，cainenggoutichujiejueganraodecuoshi。genjuxinhaodepinlvlaiquedingganraoyuanquanshizuijiandandefangfa，yinweizaixinhaodesuoyoutezhengzhong，pinlvtezhengshizuiwendingde，bingqiedianlushejirenyuanwangwangduidianluzhonggegebuweidexinhaopinlvdoushifenqingchu。yinci，zhiyaozhidaoleganraoxinhaodepinlv，jiunenggoutuicechuganraoshinagebuweichanshengde。duiyudianciganraoxinhao，youyuqifuduwangwangyuanxiaoyuzhengchanggongzuoxinhao

，yongpinpufenxiyizuozhezhongceliangshishifenjiandande。youyupinpufenxiyidezhongpindaikuanjiaozhai，yincinenggoujiangyuganraoxinhaopinlvbutongdexinhaolvchudiao，jingquediceliangchuganraoxinhaopinlv
，congerpanduanchanshengganraoxinhaodedianlu。

 

電磁兼容故障排除技術 

 

（1）傳導型問題的解決

 

①通過串聯一個高阻抗來減少EMI電流。

 

②通過並聯一個低阻抗將EMI電流短路到地或引到其它回路導體。

 

③通過電流隔離裝置切斷EMI電流。

 

④通過其自身作用來抑製EMI電流。

 

（2）電磁兼容的容性解決方案

 

一yi種zhong常chang見jian的de現xian象xiang是shi不bu把ba濾lv波bo電dian容rong的de一yi側ce看kan成cheng直zhi接jie與yu一yi個ge分fen離li的de阻zu抗kang相xiang連lian
，而er看kan成cheng與yu傳chuan輸shu線xian相xiang連lian。典dian型xing的de情qing況kuang是shi，當dang一yi條tiao輸shu入ru輸shu出chu線xian的de長chang度du達da到dao或huo超chao過guo1/4波長時
，該傳輸線變“長”。實際可以用下式近似表示這種變化：

 

l≥55/f

 

式中：l單元為m，f單位為MHz。這個公式考慮了平均傳播速度，它是自由空間理論的0.75倍。

 

a. 電介質材料及容差

 

電磁幹擾濾波使用的大部分電容是無極性電容。

 

b. 差模（線到線）濾波電容性電容。

 

c. 共模（線到地/機殼）濾波電容

 

共模（CM）去耦通常使用小電容（10～100nF）。小(xiao)電(dian)容(rong)可(ke)以(yi)將(jiang)不(bu)期(qi)望(wang)的(de)高(gao)頻(pin)電(dian)流(liu)在(zai)其(qi)進(jin)入(ru)敏(min)感(gan)電(dian)路(lu)之(zhi)前(qian)或(huo)在(zai)其(qi)離(li)噪(zao)聲(sheng)電(dian)路(lu)較(jiao)遠(yuan)時(shi)就(jiu)將(jiang)其(qi)短(duan)路(lu)到(dao)機(ji)殼(ke)上(shang)去(qu)。為(wei)了(le)得(de)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)高(gao)頻(pin)衰(shuai)減(jian)電(dian)路(lu)，減(jian)小(xiao)或(huo)消(xiao)除(chu)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)是(shi)關(guan)鍵(jian)之(zhi)所(suo)在(zai)。因(yin)此(ci)有(you)必(bi)要(yao)使(shi)用(yong)超(chao)短(duan)導(dao)線(xian)，尤(you)其(qi)希(xi)望(wang)使(shi)用(yong)無(wu)引(yin)線(xian)元(yuan)器(qi)件(jian)。

 

（3）感性
、串聯損耗電磁兼容解決方案

 

就電容而言，Zs和Z1如果不是純電阻的話，在計算頻率時，要使用它們的實際值。電容器串聯在電源或信號電路時，必須滿足：

 

①流過的工作電流不應該引起電感過熱或過大的有過之而無不及降；

 

②流過的電流不能引起電感磁飽和，尤其是對高導磁材料是毫無疑問的。

 

解決方案有以下幾種：

 

*磁芯材料；

 

*鐵氧體和加載鐵氧體的電纜
；

 

*電感
、差模和共模；

 

*接地扼流圈；

 

*組合式電感電容元件。

 

（4）輻射型問題的解決

 

zaihenduoqingkuangxia，fushedianciganraowentikenengzaichuandaojieduanchanshengbingbeipaichu，haiyouxiejiejuefanganshikeyiyizhiganraozhuangzhizaifushechuanshutongdaoshang，jiuxiangchangpingbinayanggongzuo。genjupingbililun
，zhezhongpingbidexiaoguozhuyaoqujueyudianciganraoyuandepinlv、與屏蔽裝置之間的距離以及電磁幹擾場的特性——電場、磁場或者平麵波。

 

①導體帶。

 

使shi用yong銅tong或huo鋁lv帶dai要yao吧ba簡jian單dan快kuai速su地di建jian立li一yi種zhong直zhi接jie的de屏ping蔽bi和he低di阻zu連lian連lian接jie或huo總zong線xian。它ta們men對dui於yu臨lin時shi的de解jie決jue方fang案an和he相xiang對dui永yong久jiu的de解jie決jue方fang案an來lai說shuo是shi很hen方fang便bian的de。厚hou度du在zai0.035～0.1mm之間
，並且背麵帶有導電黏合劑以便安裝。如果使用銅導電帶，其通過電阻約20mΩ/cm2。應用場合：電氣屏蔽罩
；發生故障時泄露點定位；作為一個應急的解決方案，將塑料連接器變成金屬的、屏蔽普通的扁平電纜等。

 

②網狀屏蔽帶和拉鏈式外套。

 

塗錫的鋼網帶：主(zhu)要(yao)用(yong)來(lai)安(an)裝(zhuang)在(zai)一(yi)個(ge)已(yi)經(jing)裝(zhuang)配(pei)好(hao)的(de)電(dian)費(fei)護(hu)套(tao)上(shang)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)易(yi)安(an)裝(zhuang)的(de)繃(beng)帶(dai)型(xing)的(de)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)。為(wei)了(le)降(jiang)低(di)電(dian)費(fei)的(de)磁(ci)場(chang)輻(fu)射(she)或(huo)敏(min)感(gan)問(wen)題(ti)，鋼(gang)網(wang)帶(dai)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

 

拉鏈式屏蔽外套：當有明顯跡象表明電費是主要的引起EMI耦合的原因時使用。

 

③EMI密封墊。

 

應用場合：當下述條件存在，並且需要真正的SE時，EMI密封墊是最常用的解決輻射問題、敏感問題、ESD、電磁脈衝和TEMPEST問題的方法。

 

*已經把機箱泄漏確認為主要的輻射路徑。

 

*齧合麵不夠光滑
、平整或不夠硬
、本身無法提供良好的連接接觸。

 

④窗口和通風板的EMI屏蔽：

 

適合對孔徑的屏蔽。

 

平麵波的大概模型是：

 

SE≈104(-20-lgl)-20lgf

 

式中
，SE單位為dB
；l為網格或網孔的尺寸
，單位為mm；f單位為MHz。當然，隨著頻率的下降
，網孔的屏蔽效率SE的上限受限於金屬本身。在近區場
，對H場的屏蔽


，其屏蔽功率SHE不受頻率的影響，可由下式近似得出：

 

SEH≈10lg(πr/l)

 

其中
，r為源到屏蔽罩之間的距離，l為網孔尺寸，兩者單位均為mm。

 

⑤導電塗料：

 

應用於在係統的塑料外殼建立EMI屏蔽罩、發送現有普通的或惡化的導電表麵的屏蔽效能SE、防止ESD或靜電積累現象、增大結合麵或密封墊片的接觸麵積。

 

⑥導電箔：

 

鋁是一種良導體，在10MHz以下沒有吸收損耗，但它對於電場的任何頻率都有較好的反射損耗。應用場合請參閱有關資料。

 

⑦導電布：

 

可應用於任何100kHz到GHz級頻率範圍需要達到30～30dB衰減的立體屏蔽場合中

 

結語 

 

在實際EMC測試應用中，除了通過標準資格實驗室的鑒定測試以外

，還有兩種可行的方法也是被業界所認可的：TCF（Technical ConstrucTIon File）和Self CeriTIfication(自檢證明)。抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)測(ce)試(shi)是(shi)十(shi)分(fen)實(shi)用(yong)的(de)測(ce)試(shi)項(xiang)目(mu)。實(shi)現(xian)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)的(de)最(zui)好(hao)辦(ban)法(fa)是(shi)
，將(jiang)所(suo)有(you)的(de)數(shu)字(zi)及(ji)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)均(jun)視(shi)為(wei)對(dui)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)響(xiang)應(ying)的(de)電(dian)路(lu)，用(yong)高(gao)頻(pin)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)來(lai)處(chu)理(li)電(dian)費(fei)屏(ping)蔽(bi)
、PCB布bu線xian和he共gong模mo濾lv波bo。采cai用yong整zheng塊kuai地di平ping麵mian和he電dian源yuan麵mian也ye很hen重zhong要yao，對dui模mo擬ni電dian路lu也ye該gai如ru此ci，這zhe樣yang做zuo有you利li於yu限xian製zhi高gao頻pin共gong模mo環huan環huan。大da多duo數shu瞬shun態tai幹gan擾rao均jun屬shu高gao頻pin，並bing產chan生sheng很hen強qiang的de輻fu射she能neng量liang。

 

來源：凡億PCB