電磁干擾，簡稱EMI(Electromagnetic Interference)，是指電磁場在空間中傳播時，對周圍電子設備產生的非預期影響。這種影響可能源于自然界的雷電、宇宙射線，也可能來自人工設備如電力線、電機、無線電發(fā)射器等。電磁干擾主要分為傳導干擾和輻射干擾兩類。傳導干擾通過導線等物理媒介傳播，而輻射干擾則通過空間以電磁波的形式傳播。

電磁干擾(Electromagnetic Interference，簡稱EMI)，是由電磁波與電子元件相互作用引發(fā)的一種干擾現象。這種干擾現象主要分為兩種類型：傳導干擾和輻射干擾。傳導干擾是指，通過導電介質，一個電網絡上的信號被耦合(即干擾)到另一個電網絡中。而輻射干擾則是指，干擾源通過空間傳播，將其信號耦合(同樣產生干擾)到另一個電網絡中。在高速電路板(PCB)及系統設計里，高頻信號線、集成電路的引腳以及各類接插件等，都可能具備天線特性，成為輻射干擾源，它們能發(fā)射電磁波并干擾其他系統或同一系統內其他部分的正常運作。

?提高抗干擾能力和電磁兼容性?可以通過以下幾種方法實現：

?電磁兼容性設計優(yōu)化?：

?合理布線?：合理布置電纜和信號線，盡量減少與高功率電源線或其他干擾源共用走線，以降低信號線的干擾。將編碼器信號線與其他信號線分開布置，避免相互干擾?1。

?屏蔽措施?：對編碼器信號線進行屏蔽處理，使用屏蔽電纜或在信號線外加一層屏蔽層，以隔離電磁干擾。屏蔽層可以是金屬覆蓋層或金屬網，能夠抵擋外部電磁場的干擾?。

?濾波處理?：在編碼器的前端或后端增加濾波器，如低通濾波器或帶通濾波器，以濾除高頻電磁波，保持編碼器信號的純凈?。

?電源穩(wěn)定確保?：

?使用穩(wěn)壓電源?：為編碼器提供穩(wěn)定的電源，減少電源波動對編碼器信號的影響?1。

?隔離電源?：采用DC/DC隔離電源，切斷編碼器與供電電源系統之間的直接電氣連接，降低電源干擾?。

?編碼器選擇與安裝優(yōu)化?：

?選擇抗干擾性能好的編碼器?：在購買編碼器時，選擇具備抗電磁干擾能力強的產品，以提高其抗干擾性能?。

?編碼器安裝的絕緣隔離?：在有大型電機和變頻器的場合下，編碼器外殼(包括編碼器的轉軸)要與電機外殼絕緣隔離，以防止電機外殼“交流漏電”對編碼器產生干擾?。

?信號傳輸與處理優(yōu)化?：

?光電耦合器隔離?：在增量信號接收單元電路中，使用光電耦合器進行隔離，切斷輸入通道、輸出通道以及控制系統與伺服電機之間的通信，從而抑制干擾?1。

?反向通道設置?：為了提高信號的傳輸距離和抗干擾能力，編碼器可以選擇具有反相通道的輸出信號，使干擾源對編碼器正反相信號的干擾作用相當，從而在接收設備中抵消干擾?1。

?機械與環(huán)境因素控制?：

?減震措施?：在伺服電機和編碼器之間增加減震措施，如使用減震墊或減震器，以降低機械振動對編碼器的干擾?。

?濕度與溫度控制?：保持伺服系統工作環(huán)境的濕度和溫度穩(wěn)定，以減少環(huán)境因素對編碼器性能的影響?。

?軟件抗干擾技術?：

?數字濾波?：通過軟件實現數字濾波算法，對編碼器信號進行預處理，去除干擾成分?。

一、下面的一些系統要特別注意抗電磁干擾：

1、微控制器時鐘頻率特別高，總線周期特別快的系統。

2、系統含有大功率，大電流驅動電路，如產生火花的繼電器，大電流開關等。

3、含微弱模擬信號電路以及高精度A/D變換電路的系統。

二、為增加系統的抗電磁干擾能力采取如下措施：

1、選用頻率低的微控制器：

選用外時鐘頻率低的微控制器可以有效降低噪聲和提高系統的抗干擾能力。同樣頻率的方波和正弦波，方波中的高頻成份比正弦波多得多。雖然方波的高頻成份的波的幅度，比基波小，但頻率越高越容易發(fā)射出成為噪聲源，微控制器產生的最有影響的高頻噪聲大約是時鐘頻率的3倍。

2、減小信號傳輸中的畸變

微控制器主要采用高速CMOS技術制造。信號輸入端靜態(tài)輸入電流在1mA左右，輸入電容10PF左右，輸入阻抗相當高，高速CMOS電路的輸出端都有相當的帶載能力，即相當大的輸出值，將一個門的輸出端通過一段很長線引到輸入阻抗相當高的輸入端，反射問題就很嚴重，它會引起信號畸變，增加系統噪聲。當Tpd>Tr時，就成了一個傳輸線問題，必須考慮信號反射，阻抗匹配等問題。

信號在印制板上的延遲時間與引線的特性阻抗有關，即與印制線路板材料的介電常數有關?？梢源致缘卣J為，信號在印制板引線的傳輸速度，約為光速的1/3到1/2之間。微控制器構成的系統中常用邏輯電話元件的Tr(標準延遲時間)為3到18ns之間。

在印制線路板上，信號通過一個7W的電阻和一段25cm長的引線，線上延遲時間大致在4~20ns之間。也就是說，信號在印刷線路上的引線越短越好，最長不宜超過25cm。而且過孔數目也應盡量少，最好不多于2個。

當信號的上升時間快于信號延遲時間，就要按照快電子學處理。此時要考慮傳輸線的阻抗匹配，對于一塊印刷線路板上的集成塊之間的信號傳輸，要避免出現Td>Trd的情況，印刷線路板越大系統的速度就越不能太快。

提升電磁兼容性能的方法有以下幾種：

設計屏蔽和絕緣：通過在電子設備或線路中添加屏蔽和絕緣材料，可以減少電磁輻射和敏感性。

地線和接地設計：良好的地線和接地系統可以有效地降低電磁噪聲和提高抗干擾能力。

濾波器：使用電源濾波器、信號濾波器和濾波電容等，可以濾除高頻噪聲和電磁干擾，提高系統的抗干擾能力。

電磁屏蔽：對敏感設備進行電磁屏蔽，阻隔外部電磁場的入侵，減少電磁輻射和敏感性。

良好的布局和布線：合理布置電路板和線束，避免干擾源和受干擾設備之間的相互干擾。

地址信號處理：采用差分信號傳輸、編碼和解碼技術，可以減小信號干擾和提高抗干擾能力。

標準合規(guī)測試：遵循電磁兼容性標準和規(guī)范進行測試和驗證，確保產品符合相關法規(guī)要求。

抗干擾措施：如使用屏蔽罩、濾波器、電磁隔離器等來隔離和抵御外部電磁場的干擾。

優(yōu)化電路設計：優(yōu)化電路結構和信號傳輸路徑，降低電磁噪聲產生和傳播。

系統綜合設計：在系統設計階段考慮電磁兼容性需求，合理選擇器件和材料，減少潛在的干擾和敏感性。

如何有效提升電路板的電磁兼容性

實施恰當的布線方針

采取平行布線有助于降低導線電感，但需注意，這樣會增大導線間的互感和分布電容。若布局條件允許，推薦使用井字形網狀布線結構，即一面印制電路板橫向布線，另一面則縱向布線，如下例所示：

合理選擇導線寬度

由于印制導線上的瞬時電流會產生沖擊干擾，而這種干擾主要由電感成分引起，因此，減小電感量是關鍵。導線電感量與長度正相關，與寬度負相關，所以選擇短而粗的導線有助于抑制干擾。特別是對于時鐘引線、行驅動器或總線驅動器的信號線，它們常常承載大瞬變電流，因此，應盡可能縮短這些印制導線的長度。在常見分立元件電路中，導線寬度約為5mm即可滿足需求;而對于集成電路，導線寬度可在2至0mm的范圍內選擇。

避免過長的平行走線

為了減少印制電路板導線間的串擾，設計時應盡量避免過長的平行走線，并盡量增大線與線之間的距離。同時，信號線應避免與地線和電源線交叉。在某些對干擾特別敏感的信號線之間，加入一根接地的印制線，可以有效地抑制串擾現象。

抑制反射干擾

為了減少印制線條終端的反射干擾，應盡量縮短印制線的長度，并采用慢速電路設計。若有必要，可添加終端匹配電阻來進一步優(yōu)化。

優(yōu)化布線設計以減少高頻信號電磁輻射

在印制電路板布線時，為降低高頻信號通過印制導線產生的電磁輻射，需注意以下幾點：

(1)盡量降低印制導線的不連續(xù)性，例如避免導線的銳角拐角和環(huán)狀走線。

(2)時鐘信號引線容易產生電磁輻射干擾，因此走線時應緊貼地線回路，并與驅動器緊密相連。

(3)總線驅動器應緊靠其驅動的總線，同時確保離開印制電路板的引線與驅動器緊密相連。

(4)數據總線的布線應采用每兩根信號線間夾一根信號地線的方式，并盡可能將地回路緊貼在不重要的地址引線旁，因為這些引線常攜帶高頻電流。

應用差分信號線布線策略

差分信號線布線時，信號對之間的緊密耦合會減小電磁干擾(EMI)發(fā)射。由于差分信號通常是高速信號，因此高速設計規(guī)則同樣適用于其布線，特別是在設計信號線時需格外注意。