隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。然而，隨著電子設(shè)備密度的增加和工作頻率的提高，電磁干擾問(wèn)題日益凸顯。電磁干擾(EMI)對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行和性能穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響，因此，對(duì)電磁干擾進(jìn)行深入分析并提出解決方案顯得尤為重要。本文將探討電子信息工程中電路設(shè)計(jì)中的電磁干擾問(wèn)題，并針對(duì)其產(chǎn)生的原因和解決方案進(jìn)行詳盡闡述。

電磁干擾是指電磁場(chǎng)中的能量以非預(yù)期的方式影響了電子設(shè)備的性能。它可以由內(nèi)部和外部因素產(chǎn)生。內(nèi)部因素主要包括電路中的信號(hào)互相干擾和互調(diào)產(chǎn)生的干擾;外部因素則包括其他設(shè)備或環(huán)境中的電磁輻射對(duì)目標(biāo)設(shè)備的影響。根據(jù)干擾的頻率范圍，電磁干擾可分為導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩大類。

導(dǎo)線傳導(dǎo)干擾是指電磁能量通過(guò)導(dǎo)線或電纜傳遞到其他電路中，造成設(shè)備之間的干擾。這種干擾主要源自電路中的功率線或信號(hào)線上的電流快速變化，導(dǎo)致電磁場(chǎng)的輻射。而輻射干擾則是指電磁波在空間中傳播，通過(guò)電磁波的輻射作用影響其他電子設(shè)備。

電磁干擾，英文名稱為Electro Magnetic Interference，簡(jiǎn)稱EMI，是指任何在傳導(dǎo)或者在有電磁場(chǎng)伴隨著電壓、電流的作用下而產(chǎn)生會(huì)降低某個(gè)裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能，還有可能對(duì)生物或者物質(zhì)產(chǎn)生不良影響的電磁現(xiàn)象。

隨著板級(jí)與封裝級(jí)電子系統(tǒng)向低電壓、高功耗、高密度以及高速度的發(fā)展趨勢(shì)，信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性已成為高速電路設(shè)計(jì)與系統(tǒng)級(jí)封裝中的研究熱點(diǎn)。一方面，電源需給狀態(tài)切換時(shí)的芯片提供大量瞬時(shí)電流，會(huì)在供電網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生相應(yīng)的電壓波動(dòng)，電壓波動(dòng)在電源分配網(wǎng)絡(luò)上傳播形成噪聲或電磁干擾信號(hào)。另一方面，電磁干擾將通過(guò)電源分配網(wǎng)絡(luò)耦合到相關(guān)的信號(hào)線上，從而引起眼圖閉合、信號(hào)畸變等信號(hào)完整性問(wèn)題。因此，高速電路中的信號(hào)完整性、電源完整性及其相互作用問(wèn)題已經(jīng)成為目前板級(jí)設(shè)計(jì)和封裝級(jí)設(shè)計(jì)中熱點(diǎn)與瓶頸。隨著系統(tǒng)速率的提高，信號(hào)完整性與電源完整性之間的互相影響和制約關(guān)系表現(xiàn)得更加突出，有必要對(duì)其綜合研究，在實(shí)際應(yīng)用中協(xié)同考慮以提高系統(tǒng)性能。

二.電磁干擾產(chǎn)生分類

電磁干擾的產(chǎn)生可以分為：

1.內(nèi)部干擾，內(nèi)部電子元件之間的相互干擾：工作電源通過(guò)線路的分布電源和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾;信號(hào)通過(guò)地線、電源和傳輸導(dǎo)線的阻抗互相耦合，或?qū)Ь€之間的互感造成的影響;設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身及其他元件的穩(wěn)定性造成的干擾;大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)、電場(chǎng)通過(guò)耦合影響其他部件造成干擾。

2.外部干擾，電子設(shè)備或系統(tǒng)以外的因素對(duì)線路、設(shè)備或系統(tǒng)的影響：外部高電壓、電源通過(guò)絕緣漏電而干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);外部大功率的設(shè)備在空間產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，通過(guò)互感耦合干擾電子線路、設(shè)備或系統(tǒng);空間電磁對(duì)電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾;工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變?cè)斐傻母蓴_。

不管復(fù)雜系統(tǒng)還是簡(jiǎn)單系統(tǒng)，任何一個(gè)電磁干擾的發(fā)生都必須具備3個(gè)基本條件：具有干擾源;有傳播干擾能量的途徑(或通道);有被干擾對(duì)象(敏感設(shè)備)。

電磁干擾源有多種分類方法，一般說(shuō)來(lái)電磁干擾源分為自然干擾源與人為干擾源，自然干擾源指由于大自然現(xiàn)象所造成的各種干擾源，例如大氣噪聲源、宇宙噪聲源和熱噪聲源等。人為干擾源是由機(jī)電或其他人工裝置產(chǎn)生電磁能量干擾，其中一部分是專門用來(lái)發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等無(wú)線電設(shè)備，稱為有意發(fā)射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時(shí)附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射，如交通車輛、架空輸電線、照明器具、電動(dòng)機(jī)械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設(shè)備等等。因此這部分又稱為無(wú)意發(fā)射干擾源;從電磁干擾屬性來(lái)分，可以分為功能型干擾源和非功能性干擾源，功能性干擾源系指設(shè)備實(shí)現(xiàn)功能過(guò)程中造成對(duì)其他設(shè)備的直接干擾。非功能性干擾源是指用電裝置在實(shí)現(xiàn)自身功能的同時(shí)伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用，如開(kāi)關(guān)閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。

電磁干擾的傳輸是通過(guò)耦合方式進(jìn)行的。所謂耦合指的是設(shè)備/電路與設(shè)備/電路之間的電磁聯(lián)系。耦合可以將電磁能量從一個(gè)設(shè)備/電路傳到另一個(gè)設(shè)備/電路。電磁耦合路徑包括傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合，包括通過(guò)線路的電路性耦合，以及導(dǎo)體間電容和互感而形成的耦合，可以建立電路模型進(jìn)行分析。傳導(dǎo)耦合必須在干擾源和敏感設(shè)備之間有完整的電路連接，干擾信號(hào)沿著這個(gè)連接電路傳遞到敏感設(shè)備，產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。傳導(dǎo)耦合按其原理可分為三種基本的耦合形式：電阻性耦合、電感性耦合和電容性耦合，在實(shí)際情況中，它們往往是同時(shí)存在、互相聯(lián)系的;輻射耦合，由輻射源向自由空間傳播電磁波，感應(yīng)電路的兩根導(dǎo)線就像天線一樣，接受電磁波，形成干擾耦合。干擾源距離敏感設(shè)備比較近的時(shí)候，如果輻射源有低電壓大電流，則磁場(chǎng)起主要作用。如果干擾源有高電壓小電流，則電場(chǎng)起主要作用。對(duì)于輻射形成的干擾，主要采用屏蔽技術(shù)來(lái)抑制。在實(shí)際工程中，兩個(gè)設(shè)備之間發(fā)生干擾通常包含著許多種途徑的耦合。正因?yàn)槎喾N途徑的耦合同時(shí)存在，反復(fù)交叉耦合，共同產(chǎn)生干擾，才使電磁干擾變得難以控制。

敏感設(shè)備是對(duì)干擾對(duì)象總稱，它可以是一個(gè)很小的元件或一個(gè)電路板組件，也可以是一個(gè)單獨(dú)的用電設(shè)備甚至可以是一個(gè)大型系統(tǒng)。

所有的電子電路都可能受到電磁干擾。但是不同的功能模塊可能受電磁干擾的影響程度或抗干擾能力不一樣。例如在數(shù)字電路中，復(fù)位、中斷、控制信號(hào)等臨界信號(hào)最易受到電磁干擾的影響，控制電路、模擬電路和電源調(diào)整電路同樣容易受到電磁干擾的影響，在電磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，EMC)的設(shè)計(jì)中需要特別注意。

- 電壓和電流波形都有很豐富的頻率成分

- 超過(guò)200M時(shí)由于幅值已經(jīng)很低，所以影響很小

- 波形影響低頻部分

- 上升沿和下降沿影響高頻部分

- 占空比對(duì)個(gè)頻譜幅值有一點(diǎn)影響

可以看到電磁干擾的過(guò)程并不簡(jiǎn)單，但也并非復(fù)雜難解。只有在充分理解EMI的原力之后才能對(duì)EMI進(jìn)行行之有效的規(guī)避和抑制，希望大家在閱讀過(guò)本文后能對(duì)EMI有進(jìn)一步的了解。